DE10049903A1

DE10049903A1 - sensor

Info

Publication number: DE10049903A1
Application number: DE2000149903
Authority: DE
Inventors: Thomas Lenzing; Klaus Reymann; Uwe Konzelmann; Torsten Schulz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-10-10
Filing date: 2000-10-10
Publication date: 2002-05-08
Also published as: WO2002031447A1

Abstract

Ein Sensor nach dem Stand der Technik bietet keinen ausreichenden Schutz vor Kontaminationen, die sich auf dem Sensorbereich ablagern können. DOLLAR A Ein erfindungsgemäßer Sensor (1) bietet durch eine Erhebung (33) einen Schutz vor Ablagerungen, weil durch Beeinflussung der Strömung die Ablagerung verhindert wird.A sensor according to the state of the art does not offer sufficient protection against contaminations that can be deposited on the sensor area. DOLLAR A A sensor (1) according to the invention offers protection against deposits by means of an elevation (33) because the deposits are prevented by influencing the flow.

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einem Sensor nach der Gattung des Anspruchs 1.The invention is based on a sensor of the type of Claim 1.

Aus der DE 196 01 791 A1 ist ein Sensor mit einem Rahmenelement, einer Ausnehmung und einer Membran bekannt. Jedoch kann es immer wieder aufgrund von Kontaminationen, wie z. B. Öl, denen der Sensor ausgesetzt ist, zu einer unerwünschten Messsignalbeeinflussung des Sensors im Bereich der Membran kommen.DE 196 01 791 A1 describes a sensor with a Frame element, a recess and a membrane known. However, due to contamination, such as B. Oil to which the sensor is exposed to a unwanted measurement signal influence of the sensor in the area of the membrane.

Advantages of the invention

Der erfindungsgemässe Sensor mit dem kennzeichnenden Merkmal des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass auf einfache Art und Weise eine Kontamination des Sensors reduziert oder verhindert wird.The sensor according to the invention with the characteristic feature of claim 1 has the advantage that simple way of contamination of the sensor is reduced or prevented.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Massnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 genannten Sensors möglich. By those listed in the dependent claims Measures are advantageous training and Improvements of the sensor mentioned in claim 1 are possible.

Der Sensorbereich des Sensors kann auf vorteilhafte Weise durch eine Membran gebildet werden, die durch eine Ausnehmung in einem Rahmenelement des Sensors entstanden ist.The sensor area of the sensor can advantageously be formed by a membrane that by a Recess was created in a frame element of the sensor is.

Vorteilhafte Anordnungen der Erhebung ergeben sich in Strömungsrichtung gesehen vor und/oder hinter dem Sensorbereich, weil dadurch der Sensor verschiedenen Luftmassenströmen und Kontaminationsgraden angepasst werden kann.Advantageous arrangements for the survey result in Flow direction seen before and / or behind the Sensor area because this makes the sensor different Air mass flows and degrees of contamination are adjusted can.

Dabei kann wiederum auf vorteilhafte Weise die Erhebung senkrecht zur Strömungsrichtung im Querschnitt eckig oder rund sein, weil dadurch das Strömungsverhalten von dem Medium und seinen Fremdpartikeln beeinflusst werden kann.The survey can in turn advantageously perpendicular to the flow direction in cross section or be round, because it causes the flow behavior of the Medium and its foreign particles can be influenced.

drawing

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are in the drawing shown in simplified form and in the following Description explained in more detail.

Es zeigenShow it

Fig. 1 einen Sensor nach dem Stand der Technik, Fig. 1 shows a sensor according to the prior art,

Fig. 2a ein erstes, Fig. 2b ein zweites und Fig. 2c ein drittes und Fig. 2d ein viertes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Sensors Fig. 2a, a first, 2d a fourth embodiment of the inventive sensor Fig. 2b shows a second and Fig. 2c a third and Fig.

Description of the embodiments

Fig. 1 zeigt einen beispielhaften Sensor zur Messung eine Parameters eines strömenden Mediums nach dem Stand der Technik, der gemäss der Ausführungen zu Fig. 2a bis 2c verbessert wird. Ein beispielhafter Sensor und das dazugehörige Verfahren zur Herstellung ist beispielsweise aus der DE 196 01 791 A1 bekannt und soll ein Teil dieser Offenbarung sein. Fig. 1 shows an exemplary sensor for measuring a parameter of a flowing medium according to the prior art, which is improved according to the description for FIGS. 2a to 2c. An exemplary sensor and the associated method for production is known for example from DE 196 01 791 A1 and is intended to be part of this disclosure.

Weitere Parameter, die gemessen werden können, sind beispielsweise der Druck, die Temperatur, eine Konzentration eines Mediumbestandteils und/oder eine Strömungsgeschwindigkeit, die mittels geeigneter Sensoren bestimmt werden. Es können ein oder mehrere Sensoren 1 vorhanden sein.Further parameters that can be measured are, for example, the pressure, the temperature, a concentration of a medium component and / or a flow rate, which are determined by means of suitable sensors. One or more sensors 1 can be present.

Im folgenden wird der Sensor näher beschrieben, wobei für den erfindungsgemässen Sensor die gleichen Bezugszeichen für gleichwirkende Teile in den nachfolgenden Figuren verwendet werden.The sensor is described in more detail below, wherein for the sensor according to the invention the same reference numerals for equivalent parts used in the following figures become.

Der Sensor 1 hat einen Sensorbereich 17, der ein Messsignal liefert. In beispielhafter Weise soll hier ein Luftmassensensor beschrieben werden. Ein solcher Sensor hat bspw. ein Rahmenelement 3, das beispielsweise aus Silizium besteht. Das Rahmenelement 3 hat eine Ausnehmung 5. Auf dem Rahmenelement 3 ist eine dielektrische Schicht 21, beispielsweise aus SiO₂, aufgebracht. Die Schicht 21 kann sich über die ganze Oberfläche des Rahmenelements 3 erstrecken, aber auch nur über einen Bereich der Ausnehmung 5. Dieser Bereich bildet eine Membran 7, die die Ausnehmung 5 auf einer Seite teilweise oder ganz begrenzt. Auf der der Ausnehmung 5 abgewandten Seite der Membran 7 ist bspw. zumindest eine, hier drei, Metallbahnen 19 aufgebracht. Die Metallbahnen 19 bilden beispielsweise elektrische Heiz- und/oder Messwiderstände. Die Metallbahnen 19 bilden mit der Membran 7 den Sensorbereich 17. Der Sensorbereich 17 ist vorzugsweise mit einer Schutzschicht 23 überzogen. Die Schutzschicht 23 kann sich aber auch nur über die Metallbahnen 19 oder den Sensorbereich 17 erstrecken. The sensor 1 has a sensor area 17 which supplies a measurement signal. An air mass sensor is to be described here by way of example. Such a sensor has, for example, a frame element 3 , which consists for example of silicon. The frame element 3 has a recess 5 . A dielectric layer 21 , for example made of SiO ₂ , is applied to the frame element 3 . The layer 21 can extend over the entire surface of the frame element 3 , but also only over a region of the recess 5 . This area forms a membrane 7 which partially or completely delimits the recess 5 on one side. On the side of the membrane 7 facing away from the recess 5 , for example, at least one, here three, metal tracks 19 are applied. The metal tracks 19 form electrical heating and / or measuring resistors, for example. The metal tracks 19 form the sensor region 17 with the membrane 7 . The sensor region 17 is preferably covered with a protective layer 23 . The protective layer 23 can, however, also only extend over the metal tracks 19 or the sensor region 17 .

Der Sensor 1 hat eine bspw. ebene Oberfläche 27, die im direkten Kontakt mit dem strömenden Medium steht. Das strömende Medium strömt in einer Strömungsrichtung 30 über den Sensor 1. Der Sensor 1 ist beispielsweise noch in einer Halterung aufgenommen und ist in einer Leitung 31 angeordnet.The sensor 1 has a flat surface 27 , for example, which is in direct contact with the flowing medium. The flowing medium flows in a flow direction 30 via the sensor 1 . The sensor 1 is, for example, still accommodated in a holder and is arranged in a line 31 .

Durch verschiedene Effekte, wie z. B. eine Übertemperatur des Sensorbereichs 17, verursacht durch die mit elektrischem Strom beaufschlagten Metallbahnen 19, kommt es über dem Sensorbereich 17 zu Konvektionswirbeln, die die in dem strömenden Medium befindlichen Flüssigkeitstropfen, wie z. B. Öltropfen, dem Sensorbereich 17 zuführen und dort dauerhaft abscheiden lassen. Ebenso können Salze, gelöst in Wassertropfen, sich auf dem Sensorbereich 17 abscheiden.Through various effects, such as B. an overtemperature of the sensor region 17 , caused by the metal webs 19 charged with electric current, there is convection vortices above the sensor region 17 , which the liquid drops in the flowing medium, such as. B. oil drops, feed the sensor area 17 and have it deposited there permanently. Salts, dissolved in water drops, can also be deposited on the sensor area 17 .

Fig. 2a zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Sensor 1 hat in Strömungsrichtung 30 gesehen einen Sensoranfang 35 und ein Sensorende 36. Weiterhin hat der Sensorbereich 17 einen Anfang 38 und ein Ende 39 in Strömungsrichtung 30 gesehen. Fig. 2a shows a first embodiment of the invention. When viewed in the direction of flow 30 , the sensor 1 has a sensor start 35 and a sensor end 36 . Furthermore, the sensor region 17 has seen a start 38 and an end 39 in the flow direction 30 .

Eine Erhebung 33 ist in Strömungsrichtung 30 gesehen hinter dem Sensorbereich 17 angeordnet. Die Erhebung 33 kann sich in Strömungsrichtung 30 von dem Ende 39 des Sensorbereichs bis zum Sensorende 36 erstrecken. In diesem Beispiel gibt es einen Abstand zwischen dem Ende 39 des Sensorbereichs und dem Anfang der Erhebung 33, bei der sich die Erhebung 33 bis zum Sensorende 36 erstreckt. Die Erhebung 33 wird beispielsweise durch eine rechteckige Erhöhung von der Oberfläche 27 gebildet. Die Erstreckung der Erhebung 33 senkrecht zur Zeichnungsebene ist dem jeweiligen Sensor 1 mit dem Sensorbereich 17 angepasst. In dieser Richtung muss die Erhebung 33 nicht durchgängig sein, d. h. es können auch. Lücken vorhanden sein (Fig. 2d).An elevation 33 is arranged behind the sensor region 17 , as seen in the flow direction 30 . The elevation 33 can extend in the flow direction 30 from the end 39 of the sensor region to the sensor end 36 . In this example, there is a distance between the end 39 of the sensor area and the beginning of the elevation 33 , at which the elevation 33 extends to the sensor end 36 . The elevation 33 is formed, for example, by a rectangular elevation from the surface 27 . The extent of the elevation 33 perpendicular to the plane of the drawing is adapted to the respective sensor 1 with the sensor area 17 . The elevation 33 does not have to be continuous in this direction, ie it can also. There are gaps ( Fig. 2d).

Durch die zumindest eine Erhebung 33 wird die Ausprägung der Konvektionswirbel gänzlich unterbunden oder zumindest deutlich reduziert.The at least one elevation 33 completely prevents or at least significantly reduces the shape of the convection vortices.

Fig. 2b zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Sensors 1. Im Gegensatz zur Fig. 2a ist die Erhebung 33 in Strömungsrichtung 30 gesehen vor dem Sensorbereich 17 angeordnet und hat im Querschnitt eine runde Form. Die Erhebung 33 kann auch stromlinienförmig ausgebildet sein. Die Erhebung 33 ist von dem Sensoranfang 35 und dem Anfang 38 des Sensorbereichs beabstandet. FIG. 2b shows a second embodiment of the inventive sensor 1. In contrast to FIG. 2a, the elevation 33 , viewed in the flow direction 30 , is arranged in front of the sensor region 17 and has a round shape in cross section. The elevation 33 can also be streamlined. The elevation 33 is spaced from the sensor start 35 and the start 38 of the sensor area.

Fig. 2c zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Sensors 1. In diesem Ausführungsbeispiel ist in Strömungsrichtung 30 gesehen vor und hinter dem Sensorbereich 17 zumindest eine Erhebung 33 angeordnet. In Strömungsrichtung gesehen hinter dem Sensorbereich 17 hat die Erhebung eine dreieckige Form, die sich von einem Ende 39 des Sensorbereichs bis zum Sensorende 36 erstreckt. In Strömungsrichtung 30 gesehen vor dem Sensorbereich 17 sind in beispielhafter Weise zwei, es können aber auch mehr sein, Erhebungen 33 ausgebildet, die einen runden Querschnitt aufweisen. Die Anzahl und die Anordnung der Erhebungen 33 müssen den jeweiligen Einsatzbedingungen des Sensors 1 angepasst werden. Dies sind z. B. der Grad der Verschmutzung oder der Luftmassenstrom. Fig. 2c shows a further embodiment of the inventive sensor 1. In this exemplary embodiment, as seen in the flow direction 30 , at least one elevation 33 is arranged in front of and behind the sensor region 17 . Seen in the flow direction behind the sensor region 17 , the elevation has a triangular shape, which extends from one end 39 of the sensor region to the sensor end 36 . Seen in the direction of flow 30 in front of the sensor region 17 , two, but also more, elevations 33 are formed in an exemplary manner, which have a round cross section. The number and the arrangement of the elevations 33 must be adapted to the respective operating conditions of the sensor 1 . These are e.g. B. the degree of pollution or the air mass flow.

Die Erhebungen 33 können von der Schutzschicht 23, der dielektrischen Schicht 21, oder dem Träger gebildet werden, wovon das Rahmenelement 3 ein Teil ist. Ebenso können die Erhebungen 33 separat aus einem anderem Material auf die Oberfläche 27 aufgebracht werden.The elevations 33 can be formed by the protective layer 23 , the dielectric layer 21 , or the carrier, of which the frame element 3 is a part. Likewise, the elevations 33 can be applied to the surface 27 separately from another material.

Claims

1. Sensor, in particular for a device for determining at least one parameter of a medium flowing in a line, which has a sensor area on one surface that delivers a measurement signal, characterized in that at least one elevation ( 33 ) on the surface ( 27 ) with the sensor area ( 17 ) is present.

2. Sensor according to claim 1, characterized in that the sensor ( 1 ) has a frame element ( 3 ) which forms a recess ( 5 ) which represents a membrane ( 7 ) and forms the sensor region ( 17 ).

3. Sensor according to claim 1, characterized in that the medium flows in the line ( 31 ) in a flow direction ( 33 ), and that the elevation ( 33 ) in the flow direction ( 30 ) is arranged in front of the sensor area ( 17 ).

4. Sensor according to claim 1 or 3, characterized in that the medium in the line ( 31 ) flows in a flow direction ( 33 ), and that the elevation ( 33 ) in the flow direction ( 30 ) is arranged after the sensor region ( 17 ) ,

5. Sensor according to one or more of claims 1, 3 or 4, characterized in that the elevation ( 33 ) perpendicular to the flow direction ( 30 ) is angular or round in cross section.

6. Sensor according to claim 1 or 2, characterized in that the sensor ( 1 ) is an air mass sensor.