DE10109095A1 - Kombinationssensor - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kombinationssensor, umfassend einen Drucksensor mit einem Gehäuse und einem eine Druckmembran schützenden Schutzschirm sowie einen mit dem Drucksensor kombinierten Temperatursensor. DOLLAR A Zur Verbesserung eines solchen Kombinationssensors wird vorgeschlagen, den Drucksensor als Frontmembransensor auszubilden und den Temperatursensor als Meßfinger auf dem Schutzschirm aufzusetzen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kombinationssensor gemäß dem Oberbegriff des An­ spruchs 1.

Prinzipiell ist ein aus Drucksensor und Temperatursensor bestehender Kombinati­ onssensor bekannt. Beispielsweise bietet die Firma Kulite unter der Sensorbaureihe APT einen solchen Sensor an, der beispielsweise in der Luftfahrt eingesetzt wird. Bei diesem Kombinationssensor sind der Drucksensor und der Temperatursensor vollständig elektrisch getrennt, d. h. beide Sensoren werden getrennt voneinander mit Spannung versorgt.

Der bekannte Sensor aus der APT-Baureihe der Firma Kulite besitzt den Nachteil, daß er groß und schwer und damit beispielsweise im Rennsport nicht einsetzbar ist. Darüber hinaus erfolgt die Befestigung mittels eines Flansches oder mit einer Schelle, so daß man zusätzliche Hilfsmittel bei der Montage benötigt. Im übrigen handelt es sich bei dem APT-Sensor nicht um einen Frontmembran-Sensor, so daß damit nicht der statische Druck bestimmt werden kann. Schließlich findet durch den relativ großen Aufbau auch eine Wärmeableitung über das Drucksensorgehäuse statt. Dadurch wird die Temperaturmessung verfälscht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kombinationssensor der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß er die vorgenannten Nachteile vermeidet.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Demgemäß ist ein Kombinationssensor umfassend einen Drucksensor und einen Temperatursensor angegeben, bei dem der Drucksensor als Frontmembran-Sensor ausgebildet und der Temperatursensor als Meßfinger auf einem Schutzschirm des Drucksensors angeordnet ist.

Durch die Ausbildung des Temperatursensors als Meßfinger auf dem Schutzschirm des Frontmembran-Sensors findet im wesentlichen eine thermische Entkopplung der beiden Sensoren statt, d. h., durch den kleinen geometrischen Übergang des Temperaturfingers zum Drucksensorgehäuse ist im wesentlichen eine Temperatur­ falle ausgebildet, so daß fast keine Wärmeableitung von dem Temperaturmeßfinger auf das Drucksensorgehäuse stattfindet. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungs­ form der Erfindung erstreckt sich der Meßfinger in Axialrichtung vor dem Schutz­ schirm, so daß die Temperaturmessung an einer anderen Stelle als die Druckmes­ sung erfolgt. Im übrigen befindet sich der Temperatursensor vollkommen in der Flüssigkeitsströmung, so daß wirklich die Strömungstemperatur der Flüssigkeit be­ stimmt werden kann. Mit anderen Worten ist der abgesetzte Temperatursensor aus dem Drucksensorgehäuse entfernt, so daß direkt die Medientemperaturmessung und nicht die Membrantemperatur gemessen wird.

Im übrigen dient die gesamte Querschnittsfläche des Sensormoduls der Druckauf­ nahme.

Die Ausführung von Drucksensoren als Frontmembran-Sensor ist prinzipiell be­ kannt. Mit einem entsprechend ausgebildeten Einschraubgewinde des Drucksen­ sorgehäuses ergibt sich der Vorteil, daß der Drucksensor selbst nicht der Strömung ausgesetzt und der statische Druck der Flüssigkeit gemessen wird. Der Drucksen­ sor hat durch die Frontmembran einen größeren Frequenzgang, so daß das Druck­ signal mit einer höheren Auflösung abgetastet werden kann.

Durch die Kombinationsausbildung der beiden Sensoren wird das Sensormodul leichter.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein Erdungsanschluß des Drucksensors direkt mit einer Leitung des Temperatursensors verbunden. Da­ mit vermindert sich der Kabelbaumaufwand und reduziert sich das Gewicht.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kombinationssensors,

Fig. 2 eine Frontansicht eines Kombinationssensors gemäß Fig. 1 und

Fig. 3 ein Schaltbild des Kombinationssensors aus Fig. 1.

Der in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel vorgestellte Kombinationssensor be­ steht im wesentlichen aus einem ähnlichen Drucksensor wie er von der Firma Kulite unter der Baureihe HKM-375M zur Verfügung gestellt wird.

Ein solcher Drucksensor 10 ist vorliegend mit einem Miniatur-Temperatursensor 16 kombiniert. Der Drucksensor 10 ist - wie der Kulite-Drucksensor HKM-375M - eine Frontmembran-Konstruktion mit einem Gehäuse 12 aus Edelstahl mit einem vorge­ setzten Schutzschirm 14. Das Gehäuse 12 besitzt einen Durchmesser von 8,1 mm und wird über ein M10 Einschraubgewinde an einer (nicht dargestellten) Meßstelle montiert.

Der Temperatursensor 16 ist ein temperaturabhängiger Widerstand (z. B. PT1000- Element mit einem Durchmesser von 1,2 mm und einer Länge von 10 mm. Der Temperatursensor 16 ist als Meßfinger 18 ausgebildet und in einer Edelstahl-Hülse (z. B. VA-Hülse) mit einem Durchmesser von 1,6 mm eingehüllt. Die VA-Hülse dient zum Schutz des Temperatursensor 16. Dieser ist in der VA-Hülse mittels einer Wärmeleitpaste fixiert.

Der Temperatursensor 16 ist auf den Schutzschirm 14 des Drucksensors 10 aufge­ setzt und zwar in Axialrichtung ausgerichtet, so daß sich insgesamt eine axiale An­ ordnung der beiden Meßelemente ergibt und der Temperatursensor komplett vor dem Drucksensor 10 sitzt. Dabei wird ein Temperaturmeßanschluß (in den Fig. 1 und 2 nicht dargestellt) durch den Schutzschirm 14 des Drucksensors 10 hindurch­ geführt.

An dem dem Temperatursensor 16 entgegengesetzten Ende des Drucksensorge­ häuses 12 tritt ein Kabel mit einem bestimmten Leitungsquerschnitt AWG 24 aus, mit dem die den Meßwerten entsprechenden Signale an eine Auswerteeinheit ü­ bermittelt werden können.

In Fig. 3 ist ein Schaltbild des vorliegenden Kombinationssensors vorgestellt. Der Drucksensor 10 umfaßt dabei vier zu einer Wheatstone-Brücke verschaltete Wider­ stände R1, R2, R3 und R4, wobei die Widerstände R3 und R4 an einem Ende über einen Erdungsanschluß 20 geerdet sind (GND). Die entgegengesetzten Anschlüsse der Widerstände R1 und R2 sind über einen Widerstand Rspan an eine Spannung von 10 Volt angelegt. Zwischen den beiden miteinander verbundenen Widerständen R1 und R3 bzw. R2 und R4 der Wheatstone-Brücke sind die beiden Abgriffe VOUT_N und VOUT_P abgeleitet. Zwischen den Widerständen R1 und R2 einer­ seits und Rspan andererseits ist ein optionaler Abgriff VOUT_T abgeleitet.

Der zusätzlich vorgesehene Temperatursensor 16 ist mit dem Erdungsanschluß 20 über die Leitung 22 verbunden. Der andere Anschluß wird als Signal herausgeführt und an +5 V angeschlossen.

Durch den speziellen konstruktiven Aufbau des Kombinationssensors findet insge­ samt eine thermische Entkopplung der beiden Sensoren (Temperatursensor 16 und Drucksensor 10) statt, so daß im wesentlichen keinerlei Wärmeableitung vom Tem­ peratursensor 16 über den Schutzschirm 14 an das Drucksensorgehäuse 12 statt­ findet. Auch wird nicht die Membrantemperatur oder die Schutzschirmtemperatur gemessen. Vielmehr wird direkt die Medientemperatur bestimmt.

Zudem verringert sich durch die gemeinsame Verwendung des Erdungsanschlus­ ses 20 der Kabelaufwand.

Insgesamt ist mit dem vorliegenden Sensor daher eine einfache und kostengünsti­ ge Möglichkeit für einen Kombinationssensor geschaffen, bei dem die Temperatur einer Flüssigkeit unverfälscht bestimmt und der Druck korrekt gemessen werden kann.

Claims (7)

1. Kombinationssensor umfassend einen Drucksensor (10) mit einem Gehäuse (12) und einem eine Druckmembran schützenden Schutzschirm (14) sowie einen mit dem Drucksensor kombinierten Temperatursensor (16), dadurch gekennzeichnet, daß der Drucksensor (10) als Frontmembransensor ausgebildet ist und daß der Temperatursensor (16) als Meßfinger (18) auf dem Schutzschirm aufgesetzt ist.

2. Kombinationssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Meßfinger (18) in Axialrichtung vor dem Schutzschirm (14) er­ streckt.

3. Kombinationssensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperatursensor von einer Hülle, insbesondere einer Edelstahl- Hülle, umgeben ist.

4. Kombinationssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperatursensor (16) mit einer Wärmeleitpaste in der VA-Hülle fi­ xiert ist.

5. Kombinationssensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturmeßanschluß des Temperatursensors (16) durch den Schutzschirm (14) des Drucksensors (10) hindurchgeführt ist.

6. Kombinationssensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Erdungsanschluß (20) des Drucksensors (10) direkt mit einer Lei­ tung (22) des Temperatursensors (16) verbunden ist.

7. Kombinationssensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12) mit einem Außengewinde (13) derart ausgebildet ist, daß ein frontbündiger Einbau der Druckmembran oder des Schutzschirmes (14) gewährleistet ist.