CZ36810U1 - Combined sensor for measuring pressure, conductivity and temperature - Google Patents
Combined sensor for measuring pressure, conductivity and temperature Download PDFInfo
- Publication number
- CZ36810U1 CZ36810U1 CZ2022-40447U CZ202240447U CZ36810U1 CZ 36810 U1 CZ36810 U1 CZ 36810U1 CZ 202240447 U CZ202240447 U CZ 202240447U CZ 36810 U1 CZ36810 U1 CZ 36810U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- sensor
- pressure
- conductivity
- measuring
- ceramic base
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L7/00—Measuring the steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by mechanical or fluid pressure-sensitive elements
- G01L7/02—Measuring the steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by mechanical or fluid pressure-sensitive elements in the form of elastically-deformable gauges
- G01L7/08—Measuring the steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by mechanical or fluid pressure-sensitive elements in the form of elastically-deformable gauges of the flexible-diaphragm type
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
- G01R27/22—Measuring resistance of fluids
Description
Úřad průmyslového vlastnictví v zápisném řízení nezjišťuje, zda předmět užitného vzoru splňuje podmínky způsobilosti k ochraně podle § 1 zák. ě. 478/1992 Sb.In the registration procedure, the Industrial Property Office does not determine whether the subject of the utility model meets the conditions of eligibility for protection according to § 1 of Act. E. 478/1992 Coll.
Kombinovaný senzor pro měření tlaku, vodivosti a teplotyCombined sensor for measuring pressure, conductivity and temperature
Oblast technikyField of technology
Technické řešení se týká kombinovaného senzoru pro měření tlaku, vodivosti a teploty určeného pro měření tlaku, vodivosti kapaliny a teploty, zejména v oblastech měření nízkých tlaků.The technical solution concerns a combined pressure, conductivity and temperature sensor designed for pressure, liquid conductivity and temperature measurement, especially in low pressure measurement areas.
Dosavadní stav technikyCurrent state of the art
Stávající senzory se zaměřují na měření konkrétní fyzikální veličiny nebo na měření teploty a konkrétní fyzikální veličiny. Jedná se o dva, popř. tři samostatné senzory. Senzor pro měření teploty, senzor pro měření tlaku a senzor pro měření vodivosti. Při zapojení jednotlivých senzorů do vyšších celků, vznikají složitější zařízení měřící současně teplotu a vodivost nebo teplotu a tlak.Existing sensors focus on the measurement of a specific physical quantity or on the measurement of temperature and a specific physical quantity. These are two or three separate sensors. Temperature sensor, pressure sensor and conductivity sensor. When individual sensors are connected to higher units, more complex devices are created that simultaneously measure temperature and conductivity or temperature and pressure.
Stávající senzory pro měření tlaku pracující na kapacitním principu se sestávají ze dvou elektrod, z nichž jedna elektroda je tvořena keramickou základnou a druhou elektrodou je snímací membrána. V závislosti na vnějším tlaku dochází k deformaci membrány, a tudíž i ke změně vzájemné polohy obou elektrod. Snímanou veličinou je poté elektrický náboj. Membrána i základna jsou vyrobeny z keramiky a pro správnou funkci senzoru je nezbytné vytvořit jejich hermetické spojení. Konvenční systémy využívají pro spojování těchto dvou částí technologii sesklívání. Pro nanášení skelné vrstvy tvořící spoj a současně distanční mezeru se používá technologie sítotisku. Jak je uvedeno, pro vytvoření prostoru mezi tlakoměrnou membránou a základnou, který tvoří dielektrikum kondenzátoru kapacitního snímače tlaku, se používá sítotiskové nanášení skelných vrstev po obvodu základny senzoru, s následným spojením s tlakoměrnou membránou. Toto řešení umožňuje spojení dvou planárních vrstev tvořících dielektrikum, přičemž tloušťka spojovací vrstvy mezi základnou a tlakoměrnou membránou musí být min. 10 pm, přičemž toto řešení přináší omezení ve výrobě distanční mezery v desítkách mikrometrů. Proto mají stávající senzory vyráběné dosavadním způsobem své meze v použitelnosti v oboru přesného měření nízkých tlaků, zejména z důvodu vysoké hystereze a nelinearity výstupního signálu. Tato konstrukce se spojovací a vymezující skleněnou vrstvou je nevýhodná z hlediska vetší tloušťky spojovací skleněné mezivrstvy a následné větší chybě, díky odlišným materiálovým parametrům spojovací vrstvy a použité keramiky pro membránu a základnu. Tlakový kapacitní keramický senzor je popsán v užitném vzoru CZ 28681.Existing sensors for measuring pressure working on the capacitive principle consist of two electrodes, one of which consists of a ceramic base and the other electrode is a sensing membrane. Depending on the external pressure, there is a deformation of the membrane and therefore also a change in the relative position of the two electrodes. The measured quantity is then the electric charge. Both the membrane and the base are made of ceramics, and for the proper functioning of the sensor it is necessary to create their hermetic connection. Conventional systems use glazing technology to join these two parts. Screen printing technology is used to apply the glass layer forming the joint and at the same time the distance gap. As mentioned, to create the space between the pressure measuring membrane and the base, which forms the capacitor dielectric of the capacitive pressure sensor, screen printing of glass layers around the perimeter of the sensor base is used, followed by connection to the pressure measuring membrane. This solution enables the connection of two planar layers forming the dielectric, while the thickness of the connecting layer between the base and the pressure measuring membrane must be min. 10 pm, while this solution brings limitations in the production of a spacer gap of tens of micrometers. Therefore, the existing sensors produced in the current way have their limits in their applicability in the field of precise measurement of low pressures, mainly due to the high hysteresis and nonlinearity of the output signal. This construction with a connecting and limiting glass layer is disadvantageous in terms of the greater thickness of the connecting glass intermediate layer and the subsequent greater error, due to the different material parameters of the connecting layer and the ceramics used for the membrane and the base. The pressure capacitive ceramic sensor is described in utility model CZ 28681.
Stávající senzory pro měření vodivosti jsou vyráběny kombinací nanášení tenkovrstvé a tlustovrstvé technologie na keramické základny. Senzory se skládají z odporového teplotního čidla PT1000, které zajišťuje přesné měření teploty a tím umožňuje přesnou kompenzaci v místě měření vodivosti a ze dvou proudových elektrod a dvou měřicích elektrod. Senzory vodivosti hrají důležitou roli při určování kvality vody a jsou schopny měřit vodivost většiny kapalných roztoků, jsou ideální volbou jak pro aplikace v oblasti kvality vody a čištění odpadních vod, tak i pro lékařské, potravinářské a zemědělské aplikace.Existing sensors for measuring conductivity are produced by a combination of depositing thin-film and thick-film technology on ceramic substrates. The sensors consist of a PT1000 resistance temperature sensor, which ensures accurate temperature measurement and thus enables accurate compensation at the point of conductivity measurement, and two current electrodes and two measuring electrodes. Conductivity sensors play an important role in determining water quality and are capable of measuring the conductivity of most liquid solutions, making them an ideal choice for both water quality and wastewater treatment applications as well as medical, food and agricultural applications.
Výhodou tenkovrstvých snímačů vodivosti je integrovaný senzor teploty a čtyř-elektrodové měření, které umožňuje měření širokého rozsahu vodivosti a teploty, rychlou odezvu, přesnost, stabilitu a chemickou odolnost. Měření elektrické vodivosti v kapalných látkách je přes svou jednoduchost velmi účinným diagnostickým a analytickým nástrojem v řadě aplikací.The advantage of thin-film conductivity sensors is the integrated temperature sensor and four-electrode measurement, which enables the measurement of a wide range of conductivity and temperature, fast response, accuracy, stability and chemical resistance. The measurement of electrical conductivity in liquids is, despite its simplicity, a very effective diagnostic and analytical tool in a number of applications.
Nevýhodou řešení použití samostatných senzorů výšky hladiny a senzoru vodivosti jsou vyšší nároky na mechanickou konstrukci pouzdra. Je třeba vyrábět více mechanických dílů a je složitější mechanická montáž. Největší problémy vznikají při utěsnění senzoru vodivosti, aby se měřená kapalina nedostala k připojovacím vývodům vodivostního senzoru. Vlivem těchto netěsností by docházelo k nepřesnému měření hodnoty vodivosti nebo by měření neprobíhalo vůbec. Proto je důležité zvolit správnou zalévací hmotu, která bude odolávat vlastnostem měřené kapaliny a zajistíThe disadvantage of the solution of using separate level sensors and the conductivity sensor is the higher demands on the mechanical construction of the housing. More mechanical parts need to be produced and mechanical assembly is more complicated. The biggest problems arise when sealing the conductivity sensor so that the measured liquid does not reach the connection terminals of the conductivity sensor. Due to these leaks, the conductivity value would be inaccurately measured or the measurement would not take place at all. Therefore, it is important to choose the right potting compound that will withstand the properties of the measured liquid and ensure
- 1 CZ 36810 U1 utěsnění připojovacích vývodů keramické základny vodivostního senzoru tak, aby nedošlo ke zhoršení nebo ztrátě funkčnosti samotného senzoru vodivosti.- 1 CZ 36810 U1 sealing of the connection terminals of the ceramic base of the conductivity sensor so that there is no deterioration or loss of functionality of the conductivity sensor itself.
Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution
Výše uvedené nevýhody senzorů pro měření tlaku, vodivosti a teploty odstraňuje kombinovaný sensor pro měření tlaku, vodivosti a teploty podle technického řešení. Podstata technického řešení spočívá v tom, že sestává z tlakového kapacitního keramického senzoru, který obsahuje keramickou základnu a tlakoměrnou membránu. Keramická základna a tlakoměrná membrána jsou spolu spojeny spojovací vrstvou nanesenou po obvodu keramické základny. Ke keramické základně jsou přiřazeny vodivé elektrody, krycí vrstva a vodivé kontakty pro připojení elektrodového systému naneseného na keramické základně. Tlakoměrná membrána je spojena s vodivou elektrodou , přičemž ke vnější straně tlakoměrné membrány je přiřazen senzor vodivosti obsahující čtyři elektrody, které jsou pomocí připojovacích vývodů propojeny na vnější stranu keramické základny. Na vnější straně keramické základny jsou natištěny připojovací plošky pro připojení vodičů a teplotního senzoru. Z důvodu optimalizace měření a zabránění nepřesností při měření jsou připojovací vývody senzoru vodivosti na tlakoměrné membráně chráněny krycí vrstvou, která překrývá připojovací vývody vodivostního senzoru.The above-mentioned disadvantages of pressure, conductivity and temperature sensors are eliminated by a combined pressure, conductivity and temperature sensor according to the technical solution. The essence of the technical solution is that it consists of a pressure-capacitive ceramic sensor, which contains a ceramic base and a pressure-measuring membrane. The ceramic base and the pressure gauge membrane are connected together by a bonding layer applied around the perimeter of the ceramic base. Conductive electrodes, a cover layer and conductive contacts are assigned to the ceramic base for connecting the electrode system deposited on the ceramic base. The pressure-measuring membrane is connected to a conductive electrode, while a conductivity sensor containing four electrodes is assigned to the outside of the pressure-measuring membrane, which are connected to the outside of the ceramic base by means of connection terminals. On the outside of the ceramic base are printed connection surfaces for connecting the wires and the temperature sensor. In order to optimize the measurement and prevent measurement inaccuracies, the connection terminals of the conductivity sensor on the pressure measuring membrane are protected by a cover layer that overlaps the connection terminals of the conductivity sensor.
Výhody technického řešení lze shrnout následně:The advantages of the technical solution can be summarized as follows:
- současné měření více veličin - teploty, taku a vodivosti- simultaneous measurement of several quantities - temperature, current and conductivity
- zjednodušení mechanické konstrukce- simplification of the mechanical design
- zmenšení vnějších rozměrů a z toho plynoucí úspora materiálových nákladů- reduction of external dimensions and consequent savings in material costs
- zlevnění výrobních nákladů- reduction of production costs
- zvýšení kvality a spolehlivosti sondy- increasing the quality and reliability of the probe
Objasnění výkresůClarification of drawings
Obr. 1 schematicky znázorňuje řez vedený kombinovaným senzoremGiant. 1 schematically shows a section guided by a combined sensor
Obr. 2 znázorňuje prostorový pohled na kombinovaný senzor se senzorem pro měření teplotyGiant. 2 shows a three-dimensional view of a combined sensor with a temperature sensor
Obr. 3 znázorňuje prostorový pohled na kombinovaný senzor z vnější strany tlakoměrné membrány se senzory pro měření vodivostiGiant. 3 shows a three-dimensional view of the combined sensor from the outside of the pressure measuring membrane with sensors for measuring conductivity
Obr. 4 znázorňuje příklad umístění v pouzdru snímače kombinovaného senzoru pro měření tlaku, vodivosti a teploty.Giant. 4 shows an example of placement in a sensor housing of a combined pressure, conductivity and temperature sensor.
Příklady uskutečnění technického řešeníExamples of implementing a technical solution
Na Obr. 1 je znázorněna konstrukce kombinovaného senzoru pro měření tlaku, vodivosti a teploty. Kombinovaný senzor sestává z tlakového kapacitního keramického senzoru 10, ke kterému je přiřazen senzor vodivosti 16 a teplotní senzor 18.In Fig. 1 shows the construction of a combined sensor for measuring pressure, conductivity and temperature. The combined sensor consists of a pressure capacitive ceramic sensor 10 to which a conductivity sensor 16 and a temperature sensor 18 are assigned.
Základem konstrukce kombinovaného senzoru je tlakový kapacitní keramický senzor 10 o tl. 5 mm a průměru 32 mm. Tlakový kapacitní keramický senzor 10 se sestává z keramické základny 1 a tlakoměrné membrány 2 se zvýšenou chemickou odolností, které jsou spolu spojeny spojovací vrstvou 3 vytvořenou po obvodu keramické základny 1. Tato spojovací vrstva 3 je v šířce cca 4 až 5 mm. Spojovací vrstva 3 je tvořena skelnou pájkou nanesenou na rovné ploše keramické základny 1 a tlakoměrné membrány 2. Na keramické základně1 je vytvořen elektrodový systém obsahující měřící elektrody 4 a stínící elektrodu 4.1, které jsou překryty krycí vrstvou 6. Krycí vrstva 6The basis of the construction of the combined sensor is a pressure capacitive ceramic sensor 10 o thick. 5 mm and diameter 32 mm. The pressure capacitive ceramic sensor 10 consists of a ceramic base 1 and a pressure measuring membrane 2 with increased chemical resistance, which are connected together by a connecting layer 3 formed around the perimeter of the ceramic base 1. This connecting layer 3 is approximately 4 to 5 mm wide. The connecting layer 3 is formed by glass solder applied on the flat surface of the ceramic base 1 and the pressure measuring membrane 2. An electrode system containing the measuring electrodes 4 and the shielding electrode 4.1 is formed on the ceramic base 1, which are covered by a covering layer 6. Covering layer 6
- 2 CZ 36810 U1 překrývá plochu měřících elektrod 4 a celou stínící elektrodu 4.1. Význam krycí vrstvy 6 spočívá v omezení chyby měření senzoru při působení vlhkosti a v prodloužení životnosti senzoru snížením rychlosti degradace elektrodového systému. Propojením přes kontakty 5 elektrodového systému v keramické základně 1 je vyveden měřený signál vně tlakového kapacitního keramického senzoru 10 na vnější stranu 1.1 keramické základny 1. Na vnitřní stranu tlakoměrné membrány 2 je nanesena vodivá elektroda 9, která je společnou elektrodou k měřící elektrodě 4 a stínicí elektrodě 4.1 elektrodového systému kapacitního senzoru 10. Principem měření tlakového kapacitního keramického senzoru 10 je změna kapacity u deskového kondenzátoru, který je tvořený měřící elektrodou 4 a vodivou elektrodou 9. Při působení tlaku dojde ke změně vzdálenosti mezi měřící elektrodou 4 a společnou vodivou elektrodou 9 , tedy ke změně kapacity kondenzátoru tvořeného těmito elektrodami. Druhý kondenzátor systému tvořený stínící elektrodou 4.1 a společnou vodivou elektrodou 9 je na vnějším obvodu senzoru 10 a slouží jako referenční kapacita měření. U tohoto kondenzátoru je závislost změny jeho kapacity na tlaku působícím na membránu 2 menší než u měřícího kondenzátoru.- 2 CZ 36810 U1 covers the surface of the measuring electrodes 4 and the entire shielding electrode 4.1. The importance of the covering layer 6 lies in limiting the measurement error of the sensor under the influence of moisture and in extending the service life of the sensor by reducing the rate of degradation of the electrode system. By connecting through the contacts 5 of the electrode system in the ceramic base 1, the measured signal outside the pressure capacitive ceramic sensor 10 is output to the outer side 1.1 of the ceramic base 1. A conductive electrode 9 is applied to the inner side of the pressure measuring membrane 2, which is a common electrode to the measuring electrode 4 and a shield to electrode 4.1 of the electrode system of the capacitive sensor 10. The principle of measuring the pressure capacitive ceramic sensor 10 is the change in capacity of the plate capacitor, which is formed by the measuring electrode 4 and the conductive electrode 9. When pressure is applied, the distance between the measuring electrode 4 and the common conductive electrode 9 changes. i.e. to change the capacity of the capacitor formed by these electrodes. The second capacitor of the system formed by the shielding electrode 4.1 and the common conductive electrode 9 is on the outer circuit of the sensor 10 and serves as a reference measurement capacitance. With this capacitor, the dependence of the change in its capacity on the pressure acting on the membrane 2 is smaller than with the measuring capacitor.
Tlakoměrná membrána 2 je vytvořena z oboustranně leštěné keramiky, přičemž na vnější straně 2.1 tlakoměrné membrány 2, tj. na straně působení tlakového média, vykazuje tlakoměrná membrána 2 drsnost povrchu Ra<0,05pm. V keramické základně 1 je vytvořen otvor 8 pro přívod atmosférického tlaku. Otvor 8 je určen pro vytvoření vakua v prostoru mezi membránou 2 a keramickou základnou 1, přičemž otvor 8 je zakončen zátkou 7. Otvor 8 má dvě funkce. U senzorů pro měření relativního tlaku slouží jako přívod referenčního tlaku okolí do měřícího systému tlakového kapacitního keramického senzoru 10. Je v tomto místě na základně tlakového senzoru 10 napájena trubička, na které je filtr vlhkosti 13. U senzorů pro měření absolutního tlaku je otvor 8 určen pro vytvoření vakua v prostoru mezi tlakoměrnou membránou 2 a keramickou základnou 1, přičemž otvor 8 je po vakuování uzavřen pomocí cínové pájky.The pressure measuring membrane 2 is made of ceramic polished on both sides, while on the outer side 2.1 of the pressure measuring membrane 2, i.e. on the side of the pressure medium, the pressure measuring membrane 2 shows a surface roughness of Ra<0.05 pm. An opening 8 is created in the ceramic base 1 for the supply of atmospheric pressure. The hole 8 is intended to create a vacuum in the space between the membrane 2 and the ceramic base 1, while the hole 8 is terminated by a plug 7. The hole 8 has two functions. In the case of sensors for measuring relative pressure, it serves as the supply of the reference pressure of the surroundings to the measurement system of the pressure capacitive ceramic sensor 10. At this point, the tube on the base of the pressure sensor 10 is fed, on which there is a moisture filter 13. In the case of sensors for measuring absolute pressure, the opening 8 is intended to create a vacuum in the space between the pressure gauge membrane 2 and the ceramic base 1, while the hole 8 is closed with tin solder after vacuuming.
Senzor vodivosti 16 se skládá ze čtyř elektrod 16.1, které jsou natištěny na vnější stranu 2.1 tlakoměrné membrány 2 tlakového kapacitního keramického senzoru 10. Tyto čtyři elektrody 16.1 jsou pomocí připojovacích vývodů 19 propojeny na vnější stranu 1.1 keramické základny 1 tlakového kapacitního keramického senzoru 10. Na vnější straně 1.1 keramické základny 1 jsou natištěny připojovací plošky 17, na které se napájí vodiče pro připojení desky elektroniky a teplotního senzoru 18. Připojovací vývody 19 senzoru vodivosti 16 jsou na tlakoměrné membráně 2 tlakového kapacitního keramického senzoru 10 chráněny krycí vrstvou 15 tvořenou sklem. Krycí vrstva 15 překrývá připojovací vývody 19 vodivostního senzoru 16, aby měření vodivosti nebylo ovlivněno připojovacími vývody 19. Význam krycí vrstvy 15 tedy spočívá v omezení chyby měření senzoru vodivosti 16 způsobené plochou připojovacích vývodů 19.The conductivity sensor 16 consists of four electrodes 16.1, which are printed on the outer side 2.1 of the pressure measuring membrane 2 of the pressure capacitive ceramic sensor 10. These four electrodes 16.1 are connected to the outer side 1.1 of the ceramic base 1 of the pressure capacitive ceramic sensor 10 by means of connection terminals 19. connection surfaces 17 are printed on the outer side 1.1 of the ceramic base 1, on which the wires for connecting the electronics board and the temperature sensor 18 are fed. The connection terminals 19 of the conductivity sensor 16 are protected by a cover layer 15 made of glass on the pressure measuring membrane 2 of the pressure capacitive ceramic sensor 10. The cover layer 15 overlaps the connection terminals 19 of the conductivity sensor 16 so that the conductivity measurement is not affected by the connection terminals 19. The meaning of the cover layer 15 is therefore to limit the measurement error of the conductivity sensor 16 caused by the surface of the connection terminals 19.
Teplotní senzor 18 je připojen na připojovací plošky 17, které jsou natištěny na horní straně keramické základny 1 tlakového kapacitního keramického senzoru 10. Připojení teplotního senzoru 18 je provedeno technologií měkkého pájení cínovou pájkou.The temperature sensor 18 is connected to the connection surfaces 17, which are printed on the upper side of the ceramic base 1 of the pressure capacitive ceramic sensor 10. The connection of the temperature sensor 18 is made by soft soldering technology with tin solder.
Celá konstrukce kombinovaného senzoru tlaku, vodivosti a teploty je tedy řešena tak, že měřící systém senzoru vodivosti 16 je natištěný na tlakoměrnou membránu 2 senzoru tlaku 10 a teplotní senzor 18 je připájený na připojovací plošky 17 na horní straně keramické základny 1 senzoru tlaku 10. Jedná se tedy o využití mechanické konstrukce senzoru tlaku.The entire structure of the combined pressure, conductivity and temperature sensor is therefore solved in such a way that the measuring system of the conductivity sensor 16 is printed on the pressure measuring membrane 2 of the pressure sensor 10 and the temperature sensor 18 is soldered to the connection surfaces 17 on the upper side of the ceramic base 1 of the pressure sensor 10. is therefore about the use of the mechanical construction of the pressure sensor.
Na Obr. 2 je modul snímače kombinovaného senzoru, znázorňující umístění sestavy konstrukce kombinovaného senzoru pro měření tlaku, vodivosti a teploty do pouzdra 14 snímače kombinovaného senzoru. Pouzdro 14 je vyrobeno z plastu plněného skelnými vlákny a slouží jako ochranná a konstrukční součást mechanického upevnění měřící části 10.1 tlakového kapacitního keramického senzoru 10 ke konektorové elektronice 11. Konektor 12 konektorové elektroniky 11 je určen pro připojení propojovacích vodičů k převodní elektronice zajišťující požadovaný zákaznický elektrický výstup. Modul snímače kombinovaného senzoru obsahuje dále filtr vlhkosti 13, který zabraňuje poškození kombinovaného senzoru od výrobní fáze až do umístnění senzoru do finální uživatelské aplikace.In Fig. 2 is a combination sensor sensor module, illustrating the placement of the combination sensor structure assembly for measuring pressure, conductivity and temperature into the housing 14 of the combination sensor sensor. The housing 14 is made of plastic filled with glass fibers and serves as a protective and structural part of the mechanical fastening of the measuring part 10.1 of the pressure-capacitive ceramic sensor 10 to the connector electronics 11. The connector 12 of the connector electronics 11 is intended for the connection of connecting wires to the conversion electronics ensuring the required customer electrical output . The sensor module of the combined sensor also contains a moisture filter 13, which prevents damage to the combined sensor from the manufacturing stage until the placement of the sensor in the final user application.
- 3 CZ 36810 U1- 3 CZ 36810 U1
Měření veličin tlaku, teploty a vodivosti probíhá jednotlivými senzory, od kterých je výstupní signál zpracován v převodní elektronice zajišťující požadovaný zákaznický elektrický výstup. Principem měření tlakového kapacitního senzoru 10 je změna kapacity u deskového kondenzátoru, který je tvořený měřící elektrodou 4 na keramické základně 1 tlakového kapacitního keramického senzoru 10 a vodivou elektrodou 9 na vnitřní straně tlakoměrné membrány 2. Při působení tlaku dojde ke změně vzdálenosti mezi měřící elektrodou 4 a společnou vodivou elektrodou 9, tedy ke změně kapacity kondenzátoru tvořeného těmito elektrodami. Druhý kondenzátor systému tvořený stínící elektrodou 4.1 a společnou vodící elektrodou 9 je na vnějším obvodu senzoru 10 a slouží jako referenční kapacita měření. U tohoto kondenzátoru je závislost změny jeho kapacity na tlaku působícím na membránu 2 menší než u měřícího kondenzátoru.Pressure, temperature and conductivity values are measured by individual sensors, the output signal from which is processed in the conversion electronics ensuring the required customer electrical output. The principle of measuring the pressure capacitive sensor 10 is the change in capacity of the plate capacitor, which is formed by the measuring electrode 4 on the ceramic base 1 of the pressure capacitive ceramic sensor 10 and the conductive electrode 9 on the inner side of the pressure measuring membrane 2. When pressure is applied, the distance between the measuring electrode 4 changes and a common conductive electrode 9, i.e. to change the capacity of the capacitor formed by these electrodes. The second capacitor of the system formed by the shielding electrode 4.1 and the common conducting electrode 9 is on the outer circuit of the sensor 10 and serves as a reference measurement capacitance. With this capacitor, the dependence of the change in its capacity on the pressure acting on the membrane 2 is smaller than with the measuring capacitor.
Při měření vodivosti je na elektrody 16.1 senzoru vodivosti 16 přiveden měřící proud a z vnitřních elektrod je odečítáno měřené napětí. Měřící proud má konstantní hodnotu. Velikost měřeného napětí se mění v závislosti na vodivosti kapaliny. Na základě hodnot těchto dvou veličin se provede výpočet a vyhodnocení vodivosti měřené kapaliny.When measuring conductivity, a measuring current is applied to the electrodes 16.1 of the conductivity sensor 16 and the measured voltage is read from the internal electrodes. The measuring current has a constant value. The magnitude of the measured voltage changes depending on the conductivity of the liquid. Based on the values of these two quantities, the conductivity of the measured liquid is calculated and evaluated.
Senzor teploty 18 je nakupovaná součástka PT1000 s definovanými parametry. Odpor senzoru je při 0 °C 1000 ohm a při změně teploty se odpor senzoru změní.Temperature sensor 18 is a purchased PT1000 component with defined parameters. The resistance of the sensor is 1000 ohm at 0°C and when the temperature changes, the resistance of the sensor will change.
Průmyslová využitelnostIndustrial applicability
Kombinovaný senzor pro měření tlaku a vodivosti je základní součástkou pro kombinovaný snímač LCT 858i, který je určen ke kontinuálnímu měření výšky hladiny, vodivosti a teploty vody. Jediným snímačem je tak možné sledovat výšku hladiny a kvalitu vodních zdrojů, např. stav vody ve vrtu, bazénu, studni, přehradě nebo řece. Sonda je zvláště vhodná pro nasazení v minerálních vodách a také ve slané vodě. Dá se použít i pro hlídání stavu hladiny různých druhů kyselin a louhů. Hodnoty výšky hladiny, konduktivity a teploty jsou postupně odesílány po sběrnici RS 485 komunikačním protokolem Modbus RTU nebo HART, snímač umí oba protokoly současně, což je velmi výhodné pro další automatizaci řízení technologie procesu zpracování měřené kapaliny. Toto uspořádání umožňuje přesné měření konduktivity ve velmi širokých mezích. Kanály výšky hladiny i konduktivity jsou digitálně teplotně kompenzovány. Kanál teploty je osazen senzorem Pt1000.The combined sensor for measuring pressure and conductivity is the basic component for the combined sensor LCT 858i, which is intended for continuous measurement of water level, conductivity and temperature. With a single sensor, it is thus possible to monitor the level and quality of water sources, e.g. the state of water in a borehole, pool, well, dam or river. The probe is particularly suitable for deployment in mineral waters and also in salt water. It can also be used to monitor the level of various types of acids and alkalis. Level, conductivity and temperature values are sent sequentially via the RS 485 bus via the Modbus RTU or HART communication protocol, the sensor can use both protocols at the same time, which is very convenient for further automation of the control technology of the process of processing the measured liquid. This arrangement enables accurate conductivity measurements within very wide limits. Level and conductivity channels are digitally temperature compensated. The temperature channel is fitted with a Pt1000 sensor.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2022-40447U CZ36810U1 (en) | 2022-11-08 | 2022-11-08 | Combined sensor for measuring pressure, conductivity and temperature |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2022-40447U CZ36810U1 (en) | 2022-11-08 | 2022-11-08 | Combined sensor for measuring pressure, conductivity and temperature |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ36810U1 true CZ36810U1 (en) | 2023-02-07 |
Family
ID=85198534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2022-40447U CZ36810U1 (en) | 2022-11-08 | 2022-11-08 | Combined sensor for measuring pressure, conductivity and temperature |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ36810U1 (en) |
-
2022
- 2022-11-08 CZ CZ2022-40447U patent/CZ36810U1/en active IP Right Grant
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4583296A (en) | Electrical inclination sensor and method for its manufacture | |
| US6672154B1 (en) | Flow rate sensor unit, flowmeter and flow sensor | |
| CN107037107B (en) | Electric potential sensor | |
| US6089097A (en) | Elongated pressure sensor for a pressure transmitter | |
| EP2568270B1 (en) | Packaged sensor with multiple sensors elements | |
| KR102076515B1 (en) | Method and Device for measuring a vacuum pressure using a measuring cell arrangement | |
| EP2834608B1 (en) | Method for production of a ceramic pressure sensor | |
| EP1974195B1 (en) | Pressure sensor with deflectable diaphragm | |
| JPS6356935B2 (en) | ||
| JP2871381B2 (en) | pressure sensor | |
| US11885697B2 (en) | Multi strain gauges sensor for improved performance | |
| US5852878A (en) | Electrolytic tilt sensing device | |
| CN114323408A (en) | Multi-range multi-sensitivity pressure MEMS chip | |
| US20220155167A1 (en) | Measuring device with a sensor element and a measurement and operation circuit | |
| CN102980630A (en) | Intelligent digital capacitive liquid level sensor | |
| CZ36810U1 (en) | Combined sensor for measuring pressure, conductivity and temperature | |
| CN112083052B (en) | Potentiometer probe | |
| JP3607420B2 (en) | Dry type pressure detector | |
| CN114323329A (en) | Temperature and pressure sensor and signal frame for communication of temperature and pressure sensor | |
| CZ28681U1 (en) | Capacitance ceramic pressure sensor | |
| JPH0635156Y2 (en) | Pressure sensor | |
| JP5825181B2 (en) | Humidity sensor | |
| CA2162201A1 (en) | Combustion pressure sensor and fabrication method thereof | |
| JP2583724Y2 (en) | pressure sensor | |
| JPH1194667A (en) | Pressure sensor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20230207 |