-
Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen des Zustands eines
Messguts, insbesondere von Ölen oder Fetten, gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
-
Bei
der Zubereitung von Lebensmitteln werden häufig Öle
oder Fette verwendet. Unter einem Fett wird dabei insbesondere die
feste Form eines Öls verstanden. Derartige Fette oder Öle
werden häufig nicht nur einmalig, sondern beispielsweise
in Friteusen über einen längeren Zeitraum zum
aufeinanderfolgenden Garen von unterschiedlichen Lebensmitteln verwendet.
Die Frittiertemperatur des Öls oder Fetts beträgt
etwa 130°C bis 180°C. Bei solchen Temperaturen
unterliegt das Fett oder Öl Alterungsprozessen, wie z.
B. der Oxidation durch Luft-Sauerstoff. Auf diesem Wege entstehen
zahlreiche chemische Zersetzungsprodukte, wie z. B. Aldehyde, Ketone
und Polymere, welche nicht nur eine geschmackliche Verschlechterung
bewirken, sondern sich auch gesundheitsschädlich auswirken
können.
-
Daher
ist es wesentlich, die entsprechenden Öle oder Fette, insbesondere
Frittieröle oder Frittierfette, regelmäßig
und rechtzeitig auszutauschen, wobei darauf geachtet werden sollte,
dass die Öle oder Fette weder zu früh, d. h. während
die Öle oder Fette noch in einwandfreiem Zustand sind,
noch zu spät, d. h. nachdem die Öle oder Fette
größtenteils zerstört wurden, ausgetauscht
werden. Dazu werden zum Beispiel Vorrichtungen zum Messen des Zustands von Ölen
oder Fetten eingesetzt, mit denen die Öle oder Fette auf
ihre elektrischen Eigenschaften hin untersucht werden. Die elektrischen
Eigen schaften, insbesondere die Dielektrizitätszahl der Öle
oder Fette, stellen ein verlässliches Maß für
den Zerstörungsgrad des Fetts oder des Öls dar.
-
Die
DE 10 2004 016 955
A1 ,
DE
10 2004 016 957 A1 und
DE 10 2004 016 958 A1 offenbaren jeweils
eine Vorrichtung zum Messen des Zustands von Ölen oder
Fetten mit einem Gehäuse, einem daran befestigten hohlen
Verbindungselement und einem am gegenüberliegenden Ende
des Verbindungselements angebrachten Träger zur Aufnahme eines
Sensors zur Messung einer elektrischen Eigenschaft des Messguts,
wobei der Sensor über mindestens eine elektrische Leitung
mit einer Auswerteelektronik in Verbindung steht, welche im Bereich
des Gehäuses und/oder des am Gehäuse zugewandten Ende
des Verbindungselements angeordnet ist. Der Träger kann
mit dem Sensor in das Öl oder Fett eingetaucht werden und
ist zur Bestimmung der Dielektrizitätszahl geeignet. Dabei
kommt der Sensor direkt mit dem heißen Öl oder
Fett in Verbindung und ist somit starken Belastungen ausgesetzt.
Zum Schutz des Sensors vor Kontakt mit dem Boden oder den Wänden
des Messgefäßes, in welchem das Öl oder
Fett angeordnet ist, offenbaren die genannten Druckschriften ein
U-förmiges Schutzmittel, welches als Umrandung des flachen
Trägers ausgestaltet ist und somit den Sensor gegen Stöße
schützt.
-
Der
U-förmige Bügel hat jedoch den Nachteil, dass
der Fettsensor trotz des Bügels leicht beschädigt
oder gebrochen werden kann und zudem das Messgut in den Zwischenraum
zwischen Bügel und Träger eindringt, sodass er
zumindest zur Reinigung entfernt werden muss.
-
Die
verwendeten Sensoren sind in der Regel als Kondensator, insbesondere
als Interdigitalkondensator ausgebildet, der aus feinen ineinandergreifenden
Golddrähten oder Goldbahnen, welche insbesondere aufgedruckt
oder aufgedampft werden können, besteht. Diese weisen in
der Regel eine vergleichsweise geringe mechanische Festigkeit auf. Mechanische
Beanspruchung wie sie zum Beispiel beim Reinigen des Sensors durch
Abreiben mit einem Papiertuch entsteht, kann die Dicke der Goldbahnen
verändern. Zudem besteht das Problem, dass sich Öl-
oder Fettreste zwischen die Strukturen einnisten können,
welche zu einer Erhöhung der Grundkapazität des
Sensors und somit zu einem falschen Messergebnis führen.
Werden die Öl- oder Fettreste nicht entfernt, altern diese
kontinuierlich, wodurch der Sensor zu einer kontinuierlichen Messwertveränderung
neigt.
-
Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Messen
des Zustands eines Messguts, insbesondere von Ölen oder
Fetten, bereitzustellen, welche eine erhöhte mechanische
Stabilität aufweist und welche einfacher zu reinigen ist.
-
Die
Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch eine Vorrichtung
zum Messen des Zustands eines Messguts, insbesondere von Ölen
oder Fetten, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
-
Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
-
Erfindungsgemäß ist
der Träger in einem zumindest die Rückseite und
die Seitenflächen des Trägers abdeckenden Schutzgehäuse
angeordnet, wobei der Sensor durch eine Frontöffnung in
dem Schutzgehäuse zugänglich ist. Der Sensor ist
somit derart eingebettet, dass nur die Oberseite des Sensors zu
sehen ist. Dadurch wird eine besonders stabile Vorrichtung bereitgestellt.
-
Insbesondere,
wenn das Schutzgehäuse gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung an dem hohlen Verbindungselement
angeordnet ist oder sogar vorzugsweise einstückig mit diesem
verbunden ist, kann zuverlässig vermieden werden, dass
der Träger beschädigt oder gebrochen wird.
-
Vorzugsweise
ist das Schutzgehäuse aus Metall, insbesondere aus demselben
Material wie das hohle Verbindungselement, gefertigt, wobei besonders
bevorzugt ein Material verwendet wird, welches eine geringe Wärmeleitfähigkeit
aufweist, wie bspw. Edelstahl, sodass der Träger und der
Sensor nicht so stark beansprucht werden.
-
Insbesondere
in Kombination mit einem Schutzgehäuse aus Metall weist
die Vorrichtung besonders bevorzugt auf der Rückseite des
Trägers eine Abschirmfläche auf, um verfälschende
Einflüsse auf das Messergebnis, die bspw. durch Temperaturunterschiede
und damit verbundene unterschiedliche Wärmeausdehnungen
hervorgerufen werden können, zu vermeiden und die Zuverlässigkeit
der Messergebnisse zu gewährleisten.
-
Die
Abschirmung ist vorzugsweise entweder mit der Masse oder einem aktiven
Signal, bspw. einem konstanten Potential oder mit dem Sensor selbst,
verbunden, um eine eindeutige Referenzfläche darzustellen.
-
Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
das Schutzgehäuse gegenüber dem Träger
durch eine Dichtung abgedichtet. Durch die Dichtung wird vermieden,
dass das heiße Messgut in das Gehäuse und insbesondere das
Innere des Verbindungselementes eindringen kann, um so eine Verunrei nigung
zuverlässig zu vermeiden und die Reinigung der Vorrichtung
zu vereinfachen.
-
Besonders
bevorzugt dichtet die Dichtung das Schutzgehäuse gegenüber
dem Träger ritzfrei ab, um die Ablagerung von Messgutresten
vollständig auszuschließen und eine einfache Reinigung
zu ermöglichen.
-
Die
Dichtung besteht vorzugsweise aus einem elastischen Kleber, besonders
bevorzugt einem Silikonkleber, welcher einerseits eine zuverlässige Klebeverbindung
zwischen dem Träger und dem Gehäuse herstellen
kann, andererseits unterschiedliche Ausdehnungen der Materialien
bei Temperaturschwankungen ausgleichen kann.
-
Besonders
bevorzugt dichtet die Dichtung die Frontöffnung gegenüber
dem Träger ab, um somit den für das Messgut zugänglichen
Bereich des Trägers möglichst klein zu halten.
-
Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung deckt
das Schutzgehäuse nur die Rückseite und die Seitenflächen
des Trägers ab und lässt die Frontseite vollständig
frei. Auf diese Weise wird ein wannenartiges Schutzgehäuse erreicht,
in welchem der Träger besonders zuverlässig geschützt
eingebettet werden kann, wobei durch die Dichtung ein ebener Abschluss
zwischen dem Träger und dem Schutzgehäuse erreicht
werden kann, sodass möglichst wenig Kanten verbleiben,
in welchen sich Messgut festsetzen kann.
-
Der
Sensor erfasst vorzugsweise die Dielektrizitätszahl des
Messguts, da diese mit dem Alterungszustand des Messgut, insbesondere
des Öls oder Fetts, korreliert ist.
-
Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
ist der Sensor als Kondensator, vorzugsweise als Interdigitalkondensator,
ausgebildet, da mit Hilfe eines Kondensators die Dielektrizitätszahl
besonders einfach gemessen werden kann. Ein Interdigitalkondensator
ermögliche eine besonders zuverlässige Messung
der Dielektrizitätszahl und ist zudem gegenüber
Störeinflüssen unempfindlicher.
-
Vorzugsweise
ist der Sensor von einer Schutzschicht abgedeckt, die den Sensor
vollständig gegen einen direkten Kontakt mit dem Messgut schützt.
Der Sensor kommt somit nicht mehr direkt in Berührung mit
dem heißen Messgut und ist somit weniger Belastungen ausgesetzt.
Dadurch erhöht sich die Lebensdauer des Sensors. Zudem
verhindert die Schutzschicht, dass sich Reste des Messguts in Kavitäten
des Sensors einnisten können, da diese Kavitäten
von der Schutzschicht abgedeckt werden, so dass der Sensor weniger
stark verschmutzt und keine Verfälschung der Messwerte
durch Reste des Messguts stattfinden. Zudem lässt sich
die Vorrichtung dadurch auch einfacher reinigen. Schließlich weist
die Vorrichtung eine erhöhte Stabilität auf, da der
Sensor, insbesondere, falls vorhanden, die Golddrähte oder
die Goldbahnen des Sensors, gegen mechanische Beanspruchungen geschützt
werden.
-
Vorzugsweise
deckt die Schutzschicht den durch die Frontöffnung zugänglichen
Teil des Trägers einschließlich des Sensors ab,
da eine derartige Schutzschicht günstiger herzustellen
ist. Insbesondere ergeben sich keine Kanten zwischen Schutzschicht
und Träger, an welchen Messgut haften bleiben könnte,
und auch die elektrische Leitungen zwischen Sensor und Auswerteelektronik
werden geschützt.
-
Damit
die Empfindlichkeit des Sensors nicht zu stark geschmälert
wird, weist die Schutzschicht vorzugsweise eine Dicke von weniger
als 10 μm, vorzugsweise eine Dicke von weniger als 1 μm
auf.
-
Um
die mechanische Stabilität der Messvorrichtung zu erhöhen,
weist die Schutzschicht bei einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung eine Härte auf, welche größer
ist als die Härte von Gold, da in der Regel die Strukturen
des Sensors aus Goldleiterbahnen gefertigt werden und die Schutzschicht nicht
weicher als der Sensor selbst sein sollte, um die mechanische Stabilität
nicht zu verschlechtern.
-
Vorzugsweise
ist die Schutzschicht derart ausgestattet, dass sie die kapazitive
Messung des Sensors nicht beeinflusst. Dazu weist vorzugsweise die
Schutzschicht einen Oberflächenwiderstand von mehr als
1 MΩ, insbesondere von mehr als 10 MΩ auf, um
eine geringe Leitfähigkeit der Schutzschicht zu gewährleisten.
Vorzugsweise weist die Schutzschicht weiterhin eine Permittivitätszahl
von weniger als 10 auf, wobei die Permittivitätszahl der
Schutzschicht insbesondere vorzugsweise kleiner ist als die Permittivitätszahl
des Messguts. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist die Temperaturabhängigkeit der Permittivitätszahl
der Schutzschicht kleiner als die Temperaturabhängigkeit
der Permittivitätszahl des Messguts, um die Funktionsweise
des Sensors nicht zu beeinflussen.
-
In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Schutzschicht
eine gleich große oder geringere Rauhigkeit als der Träger
auf, um die Rauhigkeit des Trägers nicht zu verschlechtern.
Eine geringe Rauhigkeit und somit eine glatte Oberfläche verhindern
abrasive Abnutzung und die Ansammlung von Messgutresten in kleinen
Kavitäten. Der Träger ist vor zugsweise aus einem
Isolator, insbesondere einer Keramik gefertigt, um die Sensorbahnen
gegeneinander zu isolieren. Eine Keramik weist eine Rauhigkeit von
weniger als 10 μm, vorzugsweise von etwa 0,2 μm
bis 0,8 μm auf, sodass besonders bevorzugt die Schutzschicht
eine Rauhigkeit von weniger als 10 μm, vorzugsweise von
weniger als 0,8 μm, insbesondere von weniger als 0,2 μm
aufweist.
-
Bevorzugt
ist die Schutzschicht oxidationsbeständig, zumindest oxidationsbeständig
bei den üblichen Einsatztemperaturen, um zu gewährleisten, dass
die Schutzschicht während der Einsatzdauer keine chemischen
Veränderungen erfährt, welche die Funktionsweise
des Sensors beeinträchtigen könnten.
-
Vorzugsweise
geht die Schutzschicht, zumindest bei den üblichen Einsatztemperaturen,
auch keine Reaktionen mit dem Messgut selbst, mit Zersetzungsprodukten
des Messguts oder mit Reinigungsmitteln, insbesondere mit alkalischen
Reinigungsmitteln, ein, um zu gewährleisten, dass einerseits
während der Einsatzdauer und bei den üblichen Einsatztemperaturen
keine chemischen Veränderungen der Schutzschicht auftreten,
welche die Funktionsweise des Sensors beeinträchtigen,
und andererseits die Messvorrichtung nach dem Einsatz mit geeigneten
Reinigungsmitteln gesäubert werden kann.
-
Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
weist die Schutzschicht eine oleophobe Oberfläche auf,
welche beispielsweise durch die Verwendung eines entsprechenden
Materials für die Schutzschicht oder durch die Verwendung von
Oberflächenstrukturen auf der Schutzschicht erreicht wird.
Dadurch reduziert sich die Haftung des Messguts an der Oberfläche,
sodass die Messvorrichtung deutlich einfacher zu reinigen ist.
-
Vorzugsweise
wird für die Schutzschicht ein Metalloxid, ein Metallnitrid,
ein Metallcarbid, eine amorphe Kohlenstoffschicht oder eine Mischverbindung
aus wenigstens zwei dieser Verbindungen verwendet. Bevorzugt ist
die Schutzschicht aus Oxiden von Silizium, Aluminium, Titan oder
Zirkon, aus Nitriden von Titan oder Silizium oder aus Carbiden von
Titan oder Silizium oder aus Mischverbindungen dieser Verbindungen
hergestellt. Derartige Materialien beeinflussen die Funktionsweise
des Sensors nicht, verändern sich während der
Einsatzdauer und bei den üblichen Einsatztemperaturen chemisch
nicht und weisen zudem eine ausreichende Härte und eine ausreichend
glatte Oberfläche auf, um die mechanische Stabilität
und eine einfache Reinigung des Sensors zu gewährleisten.
-
Die
Schutzschicht wird vorzugsweise in Dünn- oder Dickschichttechnologie
wie beispielsweise physical vapor deposition (PVD), chemical vapor deposition
(CVD), Siebdruck, Spin-Coating, Dip-Coating, Spraying oder sonstigen
Verfahren aufgebracht.
-
Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der folgenden
Figuren ausführlich erläutert. Es zeigt
-
1 eine
erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung in Frontansicht,
-
2 eine
vergrößerte Ansicht des unteren, einzutauchenden
Bereichs der Vorrichtung aus 1,
-
3 einen
Längsschnitt durch den unteren Bereich der Vorrichtung
gemäß 2,
-
4 eine
Draufsicht auf die Frontseite des Trägers der Vorrichtung
gemäß 1 und
-
5 eine
Draufsicht auf die Rückseite des Trägers der Vorrichtung
gemäß 1.
-
1 zeigt
eine erfindungsgemäße Messvorrichtung 1 zum
Messen des Zustands eines Messguts, insbesondere von Ölen
oder Fetten, die in ihrem oberen Bereich ein Gehäuse 3 aufweist.
Das Gehäuse weist ein Display 5 für die
Anzeige von Messwerten auf. Vorzugsweise ist das Display 5 als LCD-Anzeige
ausgebildet und ist zwischen graphischer Darstellung, z. B. farbliche
Einstufung der Messwerte, und numerischer Darstellung umschaltbar.
Zum Eingeben von Steuerungsbefehlen ist eine Tastatur 7 vorgesehen, über
die Befehle an die zentrale Steuereinheit (nicht gezeigt) abgegeben
werden können. Die Tastatur 7 ist vorzugsweise
als Folientastatur ausgebildet. Das Gehäuse 3 kann
vorzugsweise auch eine Schnittstelle aufweisen, die zur Kommunikation
mit externen Rechnern verwendet werden kann. Die Messvorrichtung 1 ist
vorzugsweise darauf angepasst, eine Selbstkalibration durchzuführen. Während
des Einsatzes der Messvorrichtung 1 dient das Gehäuse 3 gleichzeitig
als Griff für die Bedienungsperson.
-
Von
dem Gehäuse 3 ragt ein hohles Verbindungselement 10 nach
unten ab, das ausreichend lang und aus einem Material mit einer
schlechten Wärmeleitfähigkeit gebildet ist, so
dass die empfindliche Auswerteelektronik (nicht gezeigt) der Messvorrichtung 1,
die sich im Bereich des Gehäuses 3 und/oder in
dem Gehäuse 3 zugewandten Bereich des Verbindungselementes 10 befindet,
ausreichend vor der Hitze des zu messenden Öls bzw. Fettes
geschützt ist. Durch diese Maßnahmen ist auch
gewährleistet, dass die Bedienungsperson die Messungen
sicher durch führen kann. Das Verbindungselement 10 ist
vorzugsweise aus Edelstahl gebildet, der neben seiner geringen Wärmeleitfähigkeit
auch durch seine uneingeschränkte Einsatzfähigkeit
im Lebensmittelbereich geeignet ist. Das Verbindungselement 10 ist
beispielsweise als rohrförmiges Bauteil ausgebildet und
zur Aufnahme elektrischer Leitungen 12 geeignet, die im
Inneren des Verbindungselements 10 verlaufen. Die elektrischen
Leitungen 12 sind auf mindestens einem flachen Träger 14 angeordnet,
der durch elektrische Isolationseigenschaften gekennzeichnet ist,
beispielsweise einem Träger 14 aus Keramikmaterial.
Der Träger 14 kann zur Stützung der elektrischen
Leitungen 12 vollständig durch das Verbindungselement 10 bis
zu dem Gehäuse 3 geführt werden. Alternativ
können innerhalb des Verbindungselements 10 an
den Träger 14 auch Kabel angeschlossen werden,
die die elektrischen Leitungen 12 mit dem Gehäuse 3 verbinden.
-
Im
unteren Bereich des Trägers 14 ist ein Sensor 16 zum
Messen von elektrischen Eigenschaften des Öls bzw. Fettes
angeordnet, dessen Messwerte über die elektrischen Leitungen 12 zur
Auswerteelektronik geleitet werden. Um den unteren Bereich des Trägers 14 kann
ein Schutzmittel angebracht sein, das den Sensor 16 vor
Kontakt mit dem Boden oder den Wänden des Messgefäßes
schützt. Im vorliegenden Fall ist das Schutzmittel als
Schutzgehäuse 20 ausgebildet. Der Träger 14 ist
im Wesentlichen quaderförmig mit einer Frontseite 14a,
einer Rückseite 14b und vier Seitenflächen 14c.
Das Schutzgehäuse 20 ist in etwa wannenartig ausgebildet
und umschließt den Träger 14 auf seiner
Rückseite 14b und den Seitenflächen 14c.
Die Frontseite 14a ist durch das Schutzgehäuse 20 vollständig
zugänglich, wobei die fehlende Seite des Schutzgehäuses 20 somit eine
Frontöffnung 21 bildet. Das Schutzgehäuse 20 ist
am unteren Ende des Verbindungselements 10 angeordnet und
vorzugsweise aus demselben Material wie das Verbindungselement 10,
d. h. insbe sondere aus Edelstahl, gefertigt. Insbesondere ist das Schutzgehäuse 20 einstückig
an dem Verbindungselement 10 angesetzt.
-
Das
Schutzgehäuse 20, insbesondere die Frontöffnung 21,
ist gegenüber dem Träger 14 über eine
Dichtung 22 abgedichtet. Dazu ist insbesondere der Zwischenbereich
zwischen dem Schutzgehäuse 20 und den Seitenflächen 14c des
Trägers 14 mit einem geeigneten Kleber, bspw.
einem Silikonkleber, ausgefüllt, sodass der Träger 14 gegenüber
dem Verbindungselement 10 isoliert ist, der Kleber gleichzeitig
jedoch als Abdichtung des Schutzgehäuses 20 dient,
sodass kein Öl bzw. Fett in das Innere des Verbindungselements 10 eindringen
kann.
-
Die
Gestaltung der Klebefläche muss sicher gegen Wassereinschlüsse
sein, da ansonsten zum einen Explosionsgefahr besteht und zum anderen eine
Verunreinigung des Messguts durch eingedrungene Reinigungsmittel
nicht ausgeschlossen werden kann. Durch die wannenartige Ausgestaltung
des Schutzgehäuses 20 kann erreicht werden, dass
die Frontseite 14a des Trägers 14 bündig
in der Frontöffnung 21 des Schutzgehäuses 20 liegt,
sodass eine ebene Abschlussfläche erreicht werden kann,
wobei insbesondere, wenn die Dichtung 22 ritzfrei den Träger 14 gegenüber
dem Schutzgehäuse 20 abdichtet, eine besonders
einfache Reinigung der Vorrichtung 1 möglich ist.
-
Der
Träger 14 kann als einstückiges Element bis
zur Auswerteelektronik reichen, es besteht aber auch die Möglichkeit
einer Entkopplung, indem mehrere Verbindungsmittel aneinandergereiht
werden. Dies liefert insbesondere Vorteile hinsichtlich der Wärmebelastung
der Auswerteelektronik.
-
In 2 ist
der untere Bereich des Verbindungselements 10 und des Trägers 14 vergrößert dargestellt,
der zum Eintauchen in das Messgut geeignet ist. Der Sensor 16 zur
Messung der Dielektrizitätszahl besteht aus einem Kondensator,
der die Dielektrizitätszahl des Öls oder Fetts
misst. Vorzugsweise ist er als Interdigitalkondensator ausgebildet, der
aus feinen ineinandergreifenden Golddrähten oder Goldbahnen,
welche insbesondere aufgedruckt oder aufgedampft werden, besteht,
die jeweils in eine der elektrischen Leitungen 12 übergehen,
die zur Auswerteelektronik führen. Die Leitungen 12 bestehen
aus einer feinen Auflage aus Gold bzw. Kupfer aus dem Träger 14,
wobei die Auflage direkt auf das keramische Bauelement aufgedruckt
ist.
-
Der
Sensor 16 ist von einer Schutzschicht 18 abgedeckt.
Die Schutzschicht 18 ist derart ausgestaltet, dass sie
zumindest den Sensor 16 derart abdeckt, dass der Sensor 16 keinen
direkten Kontakt zu dem Messgut, in welches die Vorrichtung 1 eingetaucht
wird, hat. Wie in den Figuren dargestellt, deckt die Schutzschicht 18 vorzugsweise
auch die elektrischen Leitungen 12 vollständig
ab, sodass auch diese nicht in direkten Kontakt mit dem Messgut
kommen.
-
Die
Schutzschicht 18 weist eine Dicke von weniger als 1 μm
auf. Weiterhin weist die Schutzschicht eine Härte auf,
welche größer ist als das Material der elektrischen
Leitungen 12, vorliegend also eine Härte, welche
größer ist als die Härte von Gold. Dadurch
wird die mechanische Stabilität der Vorrichtung 1,
insbesondere die Stabilität der Golddrähte bzw.
der Goldbahnen, erhöht.
-
Damit
die Schutzschicht 18 die kapazitive Messung mit Hilfe des
Sensors 16 nicht beeinflusst, muss die Schutzschicht 18 stabile
elektrische Eigenschaften aufweisen. Dazu weist die Schutzschicht 18 einen
Oberflächenwiderstand von mehr als 10 MΩ auf.
Zudem weist die Schutzschicht 18 eine Permittivitätszahl
von weniger als 10 auf. Da die Permittivitätszahl von Ölen
und Fetten etwa 3 beträgt, weist vorzugsweise die Schutzschicht 18 eine
Permittivitätszahl auf, die kleiner ist als die Permitivität
des Messguts und somit vorzugsweise kleiner als 3 ist. Zudem ist
die Temperaturabhängigkeit der Permittivitätszahl
der Schutzschicht 18 kleiner als die Temperaturabhängigkeit
der Permittivitätszahl des Messguts, um die kapazitive
Messung des Sensors 16 nicht zu beeinflussen.
-
Damit
sich keine Reste des Messguts in Strukturen der Schutzschicht 18 einnisten
können, weist die Schutzschicht eine Rauhigkeit von weniger als
10 μm, vorzugsweise von weniger als 0,2 μm auf. Die
Schutzschicht ist aus Oxiden von Silizium, Aluminium, Titan oder
Zirkon oder aus Nitriden von Titan oder Silizium oder aus Carbiden
aus Titan oder Silizium oder aus Mischverbindungen der genannten
Verbindungen hergestellt. Eine Schutzschicht 18 aus diesen
Materialien ist entsprechend resistent gegen Oxidation, gegen Reaktionen
mit dem Messgut oder Zersetzungsprodukten des Messguts und gegen
Reinigungsmittel, insbesondere gegen alkalische, insbesondere stark
alkalische Reinigungsmittel. Zudem haftet eine Schutzschicht 18 aus
diesem Material gut auf der Oberfläche des Trägers 14 und
des Sensors 16. Weiterhin ist die Schutzschicht 18 durch
gängige Verfahren wie PVD, CVD, Siebdruck, Spin-Coating, Dip-Coating,
Spraying und ähnliches, auf den Träger 14 und
den Sensor aufbringbar.
-
4 zeigt
eine Draufsicht auf die Frontseite 14a des Trägers 14, 5 eine
Draufsicht auf die Rückseite 14b des Trägers 14.
Wie insbesondere in 5 erkennbar, ist auf der Rückseite 14b des
Trägers 14 eine Abschirmung 26 angeordnet,
welche insbesondere als Abschirmfläche ausgebildet ist.
Die Abschirmung 26 ist insbesondere aus einem metallischen
Material gefertigt und kann als Beschichtung auf die Rückseite 14b aufgebracht
werden. Aufgrund des elektrischen Messverfahrens mit einem als offenen
Kondensator, insbesondere als Interdigitalkondensator, ausgebildeten
Sensor 16, hat das Material, in dem der Sensor 16 eingebettet
ist, auf das Messsignal Auswirkungen. Insbesondere wird das Messergebnis
durch kleinste Änderungen, welche bspw. durch hohe Temperaturunterschiede
und die damit verbundene unterschiedliche Wärmeausdehnung hervorgerufen
werden, negativ beeinflusst. Die Abschirmung 26 verhindert
diese Einflüsse und gewährleistet die Zuverlässigkeit
der Messergebnisse. Insbesondere wird dazu die Abschirmung 26 entweder direkt
mit dem Sensor 16 verbunden oder auf Masse gelegt oder
alternativ auch an ein sonstiges aktives Signal gelegt, um als Referenzfläche
zu dienen.
-
Auf
dem Träger 14, bspw. auf der Rückseite 14b,
kann zusätzlich ein Temperatursensor 24 angeordnet
werden, um gleichzeitig während der Messung des Zustands
des Messguts auch die Temperatur des Messguts bestimmen zu können.
-
- 1
- Vorrichtung
- 3
- Gehäuse
- 5
- Display
- 7
- Tastatur
- 10
- Verbindungselement
- 12
- elektrische
Leitung
- 14
- Träger
- 14a
- Frontseite
- 14b
- Rückseite
- 16
- Sensor
- 18
- Schutzschicht
- 20
- Schutzgehäuse
- 21
- Frontöffnung
- 22
- Dichtung
- 24
- Temperatursensor
- 26
- Abschirmung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 102004016955
A1 [0004]
- - DE 102004016957 A1 [0004]
- - DE 102004016958 A1 [0004]