DE102017221383A1

DE102017221383A1 - Sensor arrangement for determining a pressure of a fluid medium

Info

Publication number: DE102017221383A1
Application number: DE102017221383.3A
Authority: DE
Inventors: Falk Rueth
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-11-29
Filing date: 2017-11-29
Publication date: 2019-05-29

Abstract

Es wird eine Sensoranordnung (110) zur Bestimmung mindestens eines Drucks eines fluiden Mediums vorgeschlagen. Die Sensoranordnung (110) weist einen Druckstutzen (112) auf, wobei die Sensoranordnung (110) weiterhin mindestens ein Sensormodul (114) umfasst. Das mindestens eine Sensormodul (114) umfasst mindestens zwei mit fluidem Medium aus dem Druckstutzen (112) beaufschlagbare Membranen (116, 118) als Druckaufnehmer, wobei sich die mindestens zwei Membranen (116, 118) durch mindestens eine Eigenschaft unterscheiden.A sensor arrangement (110) for determining at least one pressure of a fluid medium is proposed. The sensor arrangement (110) has a discharge nozzle (112), wherein the sensor arrangement (110) furthermore comprises at least one sensor module (114). The at least one sensor module (114) comprises at least two membranes (116, 118) which can be acted upon by fluid medium from the pressure connection (112) as a pressure sensor, wherein the at least two membranes (116, 118) differ by at least one property.

Description

Stand der TechnikState of the art

Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Vorrichtungen zur Bestimmung eines Drucks eines fluiden Mediums bekannt, also von Flüssigkeiten und/oder Gasen. Bei den Vorrichtungen kann es sich dabei insbesondere um mikromechanische Drucksensoren handeln, wie sie beispielsweise aus Konrad Reif (Hrsg.): Sensoren im Kraftfahrzeug, 2. Auflage 2012, Seiten 134-136 bekannt sind. Weitere Drucksensoren sind beispielsweise in WO2009/067449 A1 und DE10 2007 029 356 A1 offenbart.Numerous devices for determining a pressure of a fluid medium are known from the prior art, ie liquids and / or gases. The devices may in particular be micromechanical pressure sensors, as are known, for example, from Konrad Reif (ed.): Sensors in motor vehicles, 2nd edition 2012, pages 134-136. Other pressure sensors are for example in WO2009 / 067449 A1 and DE10 2007 029 356 A1 disclosed.

WO2009/067449 A1 offenbart eine kombinierte Flüssigkeits- und Dampfdruck-Sensoranordnung, umfassend einen Körper und einen Montageabschnitt zum Koppeln des Körpers mit einem Kraftstoffpumpenmodul-Flansch welche eine Grenzfläche zwischen einer Innenseite und einer Außenseite eines Kraftstofftanks definiert. Ein Flüssigkeitsdrucksensor ist in einer Aussparung in dem Körper untergebracht, um einen Flüssigkeitsdruck eines Kraftstoffs in einem Kraftstofftank zu erfassen. Ein Dampfdrucksensor ist in der Aussparung in dem Körper untergebracht, um einen Dampfdruck eines Kraftstoffdampfs in dem Kraftstofftank zu erfassen. Ein elektrischer Verbinder ist mit dem Körper verbunden, um Leistung für den Flüssigkeitsdrucksensor und den Dampfdrucksensor bereitzustellen. WO2009 / 067449 A1 discloses a combined liquid and vapor pressure sensor assembly comprising a body and a mounting portion for coupling the body to a fuel pump module flange defining an interface between an inside and an outside of a fuel tank. A fluid pressure sensor is housed in a recess in the body to detect a fluid pressure of a fuel in a fuel tank. A vapor pressure sensor is housed in the recess in the body to detect a vapor pressure of fuel vapor in the fuel tank. An electrical connector is connected to the body to provide power to the fluid pressure sensor and the vapor pressure sensor.

DE10 2007 029 356 A1 offenbart einen Differenzialdrucksensor. Der Differenzialdrucksensor weist ein Gehäuse, ein erstes und ein zweites Druckerfassungselement, einen ersten und einen zweiten Druckeinlasskanal und ein Differenzialdruckbestimmungselement auf. Die ersten und zweiten Druckerfassungselemente arbeiten, um jeweils einen ersten und einen zweiten Druck (A, B) zu erfassen. Die ersten und zweiten Druckeinlasskanäle sind vorgesehen, um jeweils den ersten und zweiten Druckerfassungselementen den ersten und den zweiten Druck (A, B) zuzuführen. Das Differenzialdruckbestimmungselement arbeitet, um aus der Differenz zwischen den ersten und zweiten Drücken, die durch die ersten und zweiten Erfassungselemente erfasst werden, einen Differenzialdruck zu bestimmen. Die ersten und zweiten Druckerfassungselemente weisen die gleiche Form und Größe auf und sind in dem Gehäuse hinsichtlich eines Bezugs symmetrisch angeordnet. Die ersten und zweiten Druckeinlasskanäle weisen auch die gleiche Form und Größe auf und sind in dem Gehäuse hinsichtlich des Bezugs symmetrisch positioniert. DE10 2007 029 356 A1 discloses a differential pressure sensor. The differential pressure sensor includes a housing, first and second pressure sensing elements, first and second pressure inlet ports, and a differential pressure sensing element. The first and second pressure sensing elements operate to detect a first and a second pressure (A, B), respectively. The first and second pressure inlet passages are provided to supply the first and second pressure sensing elements with the first and second pressure (A, B), respectively. The differential pressure determination element operates to determine a differential pressure from the difference between the first and second pressures detected by the first and second detection elements. The first and second pressure sensing elements have the same shape and size and are symmetrically disposed in the housing with respect to a reference. The first and second pressure inlet channels also have the same shape and size and are symmetrically positioned in the housing with respect to the reference.

Trotz zahlreicher Vorteile der aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen zur Bestimmung eines Drucks eines fluiden Mediums beinhalten diese noch Verbesserungspotenzial. Insbesondere eine Erweiterung eines Druckbereichs, in dem eine Druckerfassung möglich ist, ist wünschenswert.Despite numerous advantages of prior art fluid pressure sensing devices, these still have room for improvement. In particular, an extension of a printing area in which a pressure detection is possible, is desirable.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es wird daher eine Sensoranordnung zur Bestimmung mindestens eines Drucks eines fluiden Mediums, insbesondere einer Flüssigkeit und/oder eines Gases, vorgeschlagen. Unter einer „Sensoranordnung“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich eine beliebige Vorrichtung verstanden werden, welche den Druck bestimmen kann und welche beispielsweise mindestens ein Messsignal entsprechend des Drucks erzeugen kann, beispielsweise ein elektrisches Messsignal wie beispielsweise eine Spannung oder einen Strom.It is therefore proposed a sensor arrangement for determining at least one pressure of a fluid medium, in particular a liquid and / or a gas. In the context of the present invention, a "sensor arrangement" can basically be understood to mean any device which can determine the pressure and which, for example, can generate at least one measurement signal corresponding to the pressure, for example an electrical measurement signal such as, for example, a voltage or a current.

Die Sensoranordnung kann insbesondere zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug eingerichtet sein. Beispielsweise kann die Sensoranordnung zum Einsatz in einem Antriebsstrang und/oder einem Getriebe und/oder einem Thermomanagement-System eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise eines Elektrofahrzeugs, eingerichtet sein. Auch andere Ausgestaltungsformen und Einsatzgebiete der Sensoranordnung sind jedoch grundsätzlich möglich.The sensor arrangement can be set up in particular for use in a motor vehicle. For example, the sensor arrangement can be set up for use in a drive train and / or a transmission and / or a thermal management system of a motor vehicle, for example an electric vehicle. However, other embodiments and fields of application of the sensor arrangement are in principle possible.

Die Sensoranordnung zur Bestimmung mindestens eines Drucks eines fluiden Mediums umfasst mindestens einen Druckstutzen und ein Sensormodul. Das Sensormodul weist dabei mindestens zwei Membranen auf. Beispielsweise kann es sich hierbei um zwei oder mehr stabile, einkristalline Membranen (stable single-chrystalline membrane) handeln. Die mindestens zwei Membranen sind als Druckaufnehmer eingerichtet und mit dem fluiden Medium aus dem Druckstutzen beaufschlagbar. Weiterhin unterscheiden sich die mindestens zwei Membranen durch mindestens eine Eigenschaft. Die Eigenschaft kann beispielsweise eine geometrische Abmessung, ein Material oder eine Materialeigenschaft, beispielsweise eine Steifigkeit, sein. Insbesondere können sich die beiden Membranen beispielsweise durch ihre Membrandicke und/oder ihr Material und/oder ihre Steifigkeit unterscheiden.The sensor arrangement for determining at least one pressure of a fluid medium comprises at least one pressure port and a sensor module. The sensor module has at least two membranes. For example, these may be two or more stable monocrystalline membranes (stable single-crystalline membranes). The at least two membranes are designed as pressure transducers and can be acted upon by the fluid medium from the discharge nozzle. Furthermore, the at least two membranes differ by at least one property. The property may be, for example, a geometric dimension, a material or a material property, for example a stiffness. In particular, the two membranes may differ, for example, by their membrane thickness and / or their material and / or their stiffness.

Insbesondere kann die Sensoranordnung eingerichtet sein einen innerhalb eines Druckbereichs liegenden Druck p des fluiden Mediums zu bestimmen, insbesondere zu messen. Beispielsweise kann es sich bei dem Druckbereich um einen Bereich 0 ≤ p ≤ 100 bar, bevorzugt um einen Bereich 0 ≤ p ≤ 50 bar, besonders bevorzugt um einen Bereich 0 ≤ p ≤ 20 bar, handeln. Insbesondere kann die Sensoranordnung eingerichtet sein den Druck p innerhalb des genannten Druckbereichs mit einer maximal zulässigen Abweichung des Messergebnisses von dem tatsächlich herrschenden Druck zu bestimmen. Die zulässige maximale Abweichung kann dabei beispielsweise in % des tatsächlich herrschenden Drucks, beispielsweise des Nenndrucks des fluiden Mediums, angegeben werden. Insbesondere kann die Sensoranordnung eingerichtet sein den Druck p des fluiden Mediums mit einer maximalen Abweichung von 0 % bis einschließlich 3 %, bevorzugt einer maximalen Abweichung von 0 % bis einschließlich 2 %, mehr bevorzugt einer maximalen Abweichung von 0 % bis einschließlich 1 %, besonders bevorzugt einer maximalen Abweichung von 0 % bis einschließlich 0,5 %, zu bestimmen. Beispielsweise kann die Sensoranordnung eingerichtet sein einen Druck innerhalb eines niedrigen Druckbereich, insbesondere einen Druckbereich von 0 bar bis 2 bar, und eines hohen Druckbereich, insbesondere einen Druckbereich von 15 bar bis 20 bar, zu bestimmen. Beispielsweise kann die Sensoranordnung eingerichtet sein den Druck des fluiden Mediums in dem Bereich von 0 bar bis 2 bar mit einer Abweichung von 0 bar bis 0,08 bar zu bestimmen. Beispielsweise kann die Sensoranordnung weiterhin eingerichtet sein den Druck des fluiden Mediums in dem Bereich von 15 bar bis 20 bar mit einer Abweichung von 0 bar bis 0,3 bar zu bestimmen.In particular, the sensor arrangement can be set up to determine, in particular to measure, a pressure p of the fluid medium within a pressure range. For example, the print area may be one area 0 ≦ p ≦ 100 bar, preferably by one area 0 ≦ p ≦ 50 bar, more preferably by one range 0 ≤ p ≤ 20 bar, act. In particular, the sensor arrangement can be set up to determine the pressure p within the mentioned pressure range with a maximum permissible deviation of the measurement result from the actually prevailing pressure. The permissible maximum deviation may be, for example, in% of the actual prevailing pressure, For example, the nominal pressure of the fluid medium. In particular, the sensor arrangement may be adapted to the pressure p of the fluid medium with a maximum deviation of 0% up to and including 3%, preferably a maximum deviation of 0% up to and including 2%, more preferably a maximum deviation of 0% up to and including 1% preferably a maximum deviation of 0% up to and including 0.5%. For example, the sensor arrangement can be set up to determine a pressure within a low pressure range, in particular a pressure range from 0 bar to 2 bar, and a high pressure range, in particular a pressure range from 15 bar to 20 bar. For example, the sensor arrangement can be set up to determine the pressure of the fluid medium in the range from 0 bar to 2 bar with a deviation of 0 bar to 0.08 bar. For example, the sensor arrangement can further be set up to determine the pressure of the fluid medium in the range of 15 bar to 20 bar with a deviation of 0 bar to 0.3 bar.

Unter einem „Druckaufnehmer“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein Bauteil verstanden werden, welches eingerichtet ist einen Druck des fluiden Mediums aufzunehmen. Insbesondere kann der Druckaufnehmer mindestens eine, vorzugsweise mehrere, Messoberflächen, aufweisen. Beispielsweise kann der Druckaufnehmer als die mindestens zwei Membranen des Sensormoduls ausgebildet sein, welche eingerichtet sind, um mit dem fluiden Medium aus dem Druckstutzen beaufschlagt zu werden. Unter einer „Membran“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich eine beliebige dünne Trennschicht verstanden werden, welche eine biaxial gespannte Fläche bildet. Beispielsweise können die beiden Membranen derart angeordnet sein, dass sie sich durch den Druck des fluiden Mediums elastisch verformen, also eine reversible Formänderung aufweisen. Insbesondere kann eine Ausprägung der Verformung der mindestens zwei Membranen abhängig sein von dem Druck des fluiden Mediums. Beispielsweise, kann die Formänderung der Membranen mit dem Druck des fluiden Mediums korrelieren.In the context of the present invention, a "pressure transducer" can basically be understood to mean a component which is set up to absorb a pressure of the fluid medium. In particular, the pressure transducer may have at least one, preferably several, measuring surfaces. For example, the pressure transducer may be formed as the at least two membranes of the sensor module, which are adapted to be acted upon by the fluid medium from the discharge nozzle. In the context of the present invention, a "membrane" can basically be understood to mean any thin separating layer which forms a biaxially stretched surface. For example, the two membranes may be arranged such that they deform elastically by the pressure of the fluid medium, so have a reversible change in shape. In particular, an expression of the deformation of the at least two membranes may be dependent on the pressure of the fluid medium. For example, the change in shape of the membranes may correlate with the pressure of the fluid medium.

Unter einem „Druckstutzen“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein Element verstanden werden, welches mindestens zwei Enden aufweist die durch einen Hohlraum miteinander verbunden sind, beispielsweise ein Rohr, und welches eingerichtet ist einen Druck mittels eines Fluids, insbesondere durch eine Flüssigkeit und/oder ein Gas, vorzugsweise mittels des fluiden Mediums, von einem ersten Ende des Druckstutzens an mindestens ein zweites Ende des Druckstutzens zu führen. Insbesondere kann der Druckstutzen dabei eingerichtet sein, Formstabilität aufzuweisen, also seine geometrische Form auch bei Belastung durch den Druck des Fluids beizubehalten. Insbesondere kann der Druckstutzen ein Material umfassen, welches eine höhere Festigkeit aufweist, als der durch das fluide Medium aufgebrachte oder aufbringbare Druck. Hierbei kann der Druckstutzen bevorzugt aus Aluminium oder Messing gefertigt sein. In ebenso vorteilhafter Weise ist auch eine Fertigung des Druckstutzens aus einer Aluminiumlegierung oder einer Messinglegierung oder einer anderen Leichtmetalllegierung denkbar. Insbesondere kann der Druckstutzen auch aus einem beliebigen anderen formstabilen Material gefertigt sein.In the context of the present invention, a "discharge nozzle" can basically be understood to mean an element which has at least two ends which are connected to one another by a cavity, for example a tube, and which is set up by means of a fluid, in particular by a liquid and / or or to direct a gas, preferably by means of the fluid medium, from a first end of the pressure port to at least a second end of the pressure port. In particular, the discharge nozzle can be set up to have dimensional stability, ie to maintain its geometric shape even when loaded by the pressure of the fluid. In particular, the discharge nozzle may comprise a material which has a higher strength than the pressure applied or applied by the fluid medium. In this case, the discharge nozzle can preferably be made of aluminum or brass. In an equally advantageous manner, a production of the pressure nozzle of an aluminum alloy or a brass alloy or other light metal alloy is conceivable. In particular, the discharge nozzle can also be made of any other dimensionally stable material.

Insbesondere kann der Druckstutzen einen für das fluide Medium zugänglichen Innenraum, eine Bohrung, beispielsweise eine Zylinderbohrung, aufweisen. Der Innenraum kann dabei über eine Druckzuführung mit den Membranen des Sensormoduls verbunden sein. Beispielweise kann der Innenraum derart mit den Membranen des Sensormoduls verbunden sein, dass die mindestens zwei Membranen mit dem fluiden Medium, vorzugsweise mit dem gleichen fluiden Medium und/oder dem gleichen Druck, beaufschlagt werden können.In particular, the discharge nozzle can have an accessible interior for the fluid medium, a bore, for example a cylinder bore. The interior can be connected via a pressure supply to the membranes of the sensor module. For example, the interior may be connected to the membranes of the sensor module such that the at least two membranes can be charged with the fluid medium, preferably with the same fluid medium and / or the same pressure.

Unter einer „Druckzuführung“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein beliebiges Kanalsystem verstanden werden, welches eingerichtet ist, um ein fluides Medium an eine definierte Stelle zu führen, vorzugsweise ohne dabei den Druck des fluiden Mediums zu beeinflussen. Beispielsweise kann eine Druckzuführung mindestens einen Eingang und einen Ausgang aufweisen. Insbesondere kann die Druckzuführung ausgebildet sein, um ein fluides Medium von dem Eingang der Druckzuführung an den Ausgang der Druckzuführung zu leiten ohne dabei den Druck des fluiden Mediums zu verändern.In the context of the present invention, a "pressure feed" may in principle be understood to mean any channel system which is set up in order to guide a fluid medium to a defined location, preferably without influencing the pressure of the fluid medium. For example, a pressure feed may have at least one input and one output. In particular, the pressure feed can be designed to direct a fluid medium from the inlet of the pressure feed to the outlet of the pressure feed without changing the pressure of the fluid medium.

Die mindestens zwei Membranen des Sensormoduls unterscheiden sich durch mindestens eine Eigenschaft. Die Eigenschaft kann insbesondere ausgewählt sein aus einer Gruppe bestehend aus: einer geometrischen Abmessung; einer Dicke; einer räumlichen Ausdehnung; einer Materialeigenschaft; einer Elastizität; einer Steifigkeit. Insbesondere können die mindestens zwei Membranen sich voneinander unterscheidende Membrandicken aufweisen.The at least two membranes of the sensor module differ by at least one property. In particular, the property may be selected from a group consisting of: a geometric dimension; a thickness; a spatial extension; a material property; an elasticity; a stiffness. In particular, the at least two membranes may have mutually differing membrane thicknesses.

Beispielsweise können die mindestens zwei Membranen für unterschiedliche Druckbereiche ausgelegt sein. Insbesondere kann eine erste Membran für die Bestimmung höherer Drücke ausgelegt sein als eine zweite Membran. Beispielsweise kann die erste Membran ausgelegt sein für einen Druckbereich von 0 bar bis einschließlich 100 bar, vorzugsweise von einschließlich 2 bar bis einschließlich 60 bar, mehr bevorzugt von einschließlich 5 bar bis einschließlich 50 bar, besonders bevorzugt von einschließlich 7 bar bis einschließlich 40 bar. Weiterhin kann die zweite Membran ausgelegt sein für einen Druckbereich von 0 bar bis einschließlich 20 bar, vorzugsweise von 0 bar bis einschließlich 15 bar, mehr bevorzugt von 0 bar bis einschließlich 10 bar, besonders bevorzugt von 0 bar bis einschließlich 5 bar.For example, the at least two membranes can be designed for different pressure ranges. In particular, a first membrane may be designed for the determination of higher pressures than a second membrane. For example, the first membrane may be designed for a pressure range from 0 bar to 100 bar inclusive, preferably from 2 bar up to and including 60 bar, more preferably from 5 bar up to and including 50 bar, more preferably from including 7 bar up to and including 40 bar. Furthermore, the second membrane may be designed for a pressure range from 0 bar to 20 bar inclusive, preferably from 0 bar to 15 bar inclusive, more preferably from 0 bar to 10 bar inclusive, more preferably from 0 bar to 5 bar inclusive.

Das Sensormodul kann weiterhin mindestens einen Sensorchip aufweisen, beispielsweise genau einen Sensorchip oder genau zwei Sensorchips, wobei die zwei Sensorchips getrennt oder gemeinsam ausgebildet sein können. The sensor module can furthermore have at least one sensor chip, for example exactly one sensor chip or exactly two sensor chips, wherein the two sensor chips can be formed separately or together.

Beispielsweise kann das Sensormodul eine Mehrzahl von Sensorchips, vorzugsweise mehr als einen Sensorchip, aufweisen. Insbesondere kann mindestens eine der mindestens zwei Membranen des Sensormoduls in dem Sensorchip aufgenommen sein. Beispielsweise können auch mehrere Membranen gemeinsam in dem Sensorchip aufgenommen sein.For example, the sensor module may comprise a plurality of sensor chips, preferably more than one sensor chip. In particular, at least one of the at least two membranes of the sensor module can be accommodated in the sensor chip. For example, several membranes can be accommodated together in the sensor chip.

Unter einem „Sensorchip“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein beliebiges Element mit mindestens einer Sensorfunktion verstanden werden. Insbesondere kann der Sensorchip einstückig ausgestaltet sein und kann beispielsweise als Halbleiterchip oder als keramischer Chip ausgestaltet sein.In the context of the present invention, a "sensor chip" can basically be understood as meaning any element having at least one sensor function. In particular, the sensor chip can be embodied in one piece and can be designed, for example, as a semiconductor chip or as a ceramic chip.

Der Sensorchip kann beispielsweise die mindestens eine Membran aufweisen. Weiterhin kann der Sensorchip beispielsweise mindestens ein auf der Membran angeordnetes Messelement aufweisen. Vorzugsweise kann das mindestens eine Messelement auf der mindestens einen Membran des Sensorchips angeordnet sein. Insbesondere kann das Messelement eine Messbrücke aus einer resistiven Schicht aufweisen, beispielsweise eine sogenannte Wheatstone'sche Brücke. Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei dem mindestens einen Messelement auch um ein kapazitives Messelement handeln.The sensor chip may, for example, have the at least one membrane. Furthermore, the sensor chip may, for example, have at least one measuring element arranged on the membrane. Preferably, the at least one measuring element can be arranged on the at least one membrane of the sensor chip. In particular, the measuring element may comprise a measuring bridge made of a resistive layer, for example a so-called Wheatstone bridge. Alternatively or additionally, the at least one measuring element can also be a capacitive measuring element.

Unter einem „Messelement“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein beliebiges Element verstanden werden welches eingerichtet ist, um eine physikalische Veränderung, beispielsweise eine Dehnung und/oder Spannung, durch ein elektrisches Signal, beispielsweise eine Änderung einer elektrischen Spannung und/oder einen Strom, anzuzeigen oder zu indizieren.In the context of the present invention, a "measuring element" can basically be understood to mean any element which is set up to undergo a physical change, for example an expansion and / or tension, by an electrical signal, for example a change in an electrical voltage and / or a current to display or index.

Das mindestens eine Messelement kann dabei eingerichtet sein ein Signal zu erzeugen. Insbesondere kann das Messelement dazu eingerichtet sein ein elektrisches Signal, beispielsweise durch Änderung des elektrischen Widerstandes, zu erzeugen. Das Signal kann eine Korrelation zu dem Druck des fluiden Mediums aufweisen. Beispielsweise kann das Signal abhängig sein von dem Druck des fluiden Mediums. Vorzugsweise kann das mindestens eine Messelement eingerichtet sein ein Signal zu erzeugen welches eine proportionale Abhängigkeit zu dem Druck des fluiden Mediums aufweist. The at least one measuring element can be set up to generate a signal. In particular, the measuring element can be set up to generate an electrical signal, for example by changing the electrical resistance. The signal may have a correlation to the pressure of the fluid medium. For example, the signal may be dependent on the pressure of the fluid medium. Preferably, the at least one measuring element can be set up to generate a signal which has a proportional dependence on the pressure of the fluid medium.

Der Sensorchip kann weiterhin mindestens einen Hohlraum umfassen. Insbesondere kann der Sensorchip den Hohlraum vollständig einschließen und/oder umschließen. Vorzugsweise kann der Sensorchip den Hohlraum derart umschließen, dass jeweils mindestens eine Wand des Hohlraums die mindestens eine Membran umfasst. Insbesondere kann in dem Hohlraum ein Unterdruck, beispielsweise ein geringerer Druck als in der unmittelbaren Umgebung des Sensorchips, herrschen. Beispielsweise kann der Hohlraum ein Vakuum umfassen. Insbesondere kann im inneren des Hohlraums ein Unterdruck existieren.The sensor chip may further comprise at least one cavity. In particular, the sensor chip can completely enclose and / or enclose the cavity. Preferably, the sensor chip can enclose the cavity in such a way that in each case at least one wall of the cavity comprises the at least one membrane. In particular, a negative pressure, for example a lower pressure than in the immediate vicinity of the sensor chip, can prevail in the cavity. For example, the cavity may include a vacuum. In particular, a negative pressure may exist in the interior of the cavity.

Weiterhin kann die Sensoranordnung mindestens eine Auswerteschaltung aufweisen. Die Auswerteschaltung kann dabei insbesondere eingerichtet sein, die mindestens zwei Signale der auf den mindestens zwei Membranen angeordneten mindestens zwei Messelemente zu erfassen. Beispielsweise kann die Auswerteschaltung eingerichtet sein die Signale von mindestens zwei Messelementen zu erfassen welche jeweils auf einer Membran angeordnet sind.Furthermore, the sensor arrangement can have at least one evaluation circuit. In this case, the evaluation circuit can be set up in particular to detect the at least two signals of the at least two measuring elements arranged on the at least two membranes. For example, the evaluation circuit can be set up to detect the signals from at least two measuring elements which are each arranged on a membrane.

Unter einer „Auswerteschaltung“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich eine beliebige Schaltung verstanden werden, welche eingerichtet ist mindestens ein Signal aufzunehmen und mindestens eine Information aus dem Signal abzuleiten. Insbesondere kann die Auswerteschaltung eine Mehrzahl von Leitungen, insbesondere logisch miteinander verknüpfte elektrisch leitende Leiterbahnen, aufweisen. Beispielsweise kann es sich bei der Auswerteschaltung um eine elektronische Schaltung, einen Prozessor, einen integrierten Schaltkreis, beispielsweise eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), oder eine vergleichbare Schaltung handeln. Insbesondere kann die Auswerteschaltung eingerichtet sein eine aus dem mindestens einen Signal gewonnene Information weiterzuleiten. Beispielsweise kann es sich bei dem von der Auswerteschaltung weiterzuleitenden Ausgangssignal um ein digitales Ausgangssignal, beispielsweise LIN oder SENT, oder alternativ um ein analoges Ausgangssignal, beispielsweise ein radiometrisches Ausgangssignal, handeln.In the context of the present invention, an "evaluation circuit" can basically be understood to mean any circuit which is set up to receive at least one signal and to derive at least one piece of information from the signal. In particular, the evaluation circuit may have a plurality of lines, in particular logically interconnected electrically conductive tracks. For example, the evaluation circuit can be an electronic circuit, a processor, an integrated circuit, for example an application-specific integrated circuit (ASIC), or a comparable circuit. In particular, the evaluation circuit can be set up to forward information obtained from the at least one signal. For example, the output signal to be relayed by the evaluation circuit may be a digital output signal, for example LIN or SENT, or alternatively an analog output signal, for example a radiometric output signal.

Die Auswerteschaltung kann insbesondere eingerichtet sein die Signale der Messelemente der ersten Membran und die Signale der Messelemente der zweiten Membran wechselweise auszuwerten. Insbesondere kann die Auswerteschaltung eingerichtet sein die Signale der Messelemente, insbesondere der Messbrücke, abwechselnd auszuwerten.The evaluation circuit can be set up in particular to evaluate the signals of the measuring elements of the first membrane and the signals of the measuring elements of the second membrane alternately. In particular, the evaluation circuit can be set up to evaluate the signals of the measuring elements, in particular of the measuring bridge, alternately.

Unter einer „wechselweisen Auswertung“ von Signalen kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich eine alternierende Interpretation der Signale verstanden werden. Beispielsweise kann es sich bei einer wechselweisen Auswertung von zwei Signalen um eine abwechselnde Untersuchung der Signale handeln. Insbesondere kann eine wechselweise Auswertung zweier Signale eine zeitlich versetzte Auswertung, insbesondere eine nicht gleichzeitig stattfindende Auswertung, handeln. Beispielsweise kann unter einer wechselweisen Auswertung zweier Signale verstanden werden, dass eine Auswertung eines ersten Signals einer Auswertung eines zweiten Signals vorausgeht, wobei jeweils ausschließlich eines der beiden Signale ausgewertet wird, insbesondere keine gleichzeitige Auswertung der beiden Signale durchgeführt wird. In the context of the present invention, an "alternating evaluation" of signals can in principle be understood to mean an alternating interpretation of the signals. For example, an alternating evaluation of two signals can be an alternating examination of the signals. In particular, an alternating evaluation of two signals may be a time-offset evaluation, in particular a not simultaneously occurring evaluation. For example, an alternating evaluation of two signals can be understood to mean that an evaluation of a first signal precedes an evaluation of a second signal, wherein in each case only one of the two signals is evaluated, in particular no simultaneous evaluation of the two signals is carried out.

Die wechselweise Auswertung kann dabei insbesondere abhängig sein von einem Erreichen eines Schwelldrucks. Insbesondere kann das Erreichen des Schwelldrucks die wechselweise Auswertung steuern. Beispielsweise kann das Erreichen des Schwelldrucks einen Wechsel in der Auswertung auslösen, beispielsweise einen Wechsel von einem Auswerten des ersten Signals zu einem Auswerten des zweiten Signals.The alternating evaluation can be dependent in particular on reaching a threshold pressure. In particular, the achievement of the threshold pressure can control the alternate evaluation. For example, the achievement of the threshold pressure trigger a change in the evaluation, for example, a change from evaluating the first signal to an evaluation of the second signal.

Die Auswerteschaltung kann weiterhin eingerichtet sein die Signale der Messelemente der ersten Membran und die Signale der Messelemente der zweiten Membran gleichzeitig auszuwerten. Insbesondere kann beispielsweise eine zeitgleiche Auswertung der Signale der Messelemente mittels der Auswerteschaltung durchgeführt werden.The evaluation circuit can also be set up to evaluate the signals of the measuring elements of the first membrane and the signals of the measuring elements of the second membrane at the same time. In particular, for example, a simultaneous evaluation of the signals of the measuring elements by means of the evaluation circuit can be performed.

Insbesondere kann die Auswerteschaltung eingerichtet sein die Signale der Messelemente der ersten Membran und/oder der zweiten Membran abhängig von einem durch eine Ansteuer- und Auswerteeinheit erzeugten Steuersignal auszuwerten. Beispielsweise kann das von der Ansteuer- und Auswerteeinheit erzeugte Steuersignal die mit Hilfe der Auswerteschaltung durchgeführte Auswertung der Signale beeinflussen. Insbesondere kann das Steuersignal die Auswertung der von den Messelementen der ersten Membran und/oder der zweiten Membran erzeugten Signale steuern. Beispielsweise kann ein Vorgehen der Auswerteschaltung bei der Auswertung der Signale und/oder ein Ablauf der Auswertung der Signale mit Hilfe der Auswerteschaltung von dem Steuersignal beeinflusst werden.In particular, the evaluation circuit may be set up to evaluate the signals of the measuring elements of the first membrane and / or of the second membrane as a function of a control signal generated by a control and evaluation unit. For example, the control signal generated by the control and evaluation unit can influence the evaluation of the signals carried out with the aid of the evaluation circuit. In particular, the control signal can control the evaluation of the signals generated by the measuring elements of the first membrane and / or the second membrane. For example, a procedure of the evaluation circuit in the evaluation of the signals and / or a sequence of evaluation of the signals with the aid of the evaluation circuit can be influenced by the control signal.

Unter einer „Ansteuer- und Auswerteeinheit“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein beliebiges System verstanden werden, welches eingerichtet ist eine Aufnahme und/oder Auswertung beliebiger Signale zu steuern. Insbesondere kann die Ansteuer- und Auswerteeinheit eingerichtet sein, um eine Auswertung, beispielsweise eine Auswertung unter Verwendung einer Auswerteeinheit, zu überwachen. Beispielsweise kann die Ansteuer- und Auswerteschaltung insbesondere ein Steuergerät, einen Computer, einen Prozessor oder ein ähnliches System umfassen.In the context of the present invention, a "control and evaluation unit" can basically be understood to mean any system which is set up to control a recording and / or evaluation of any signals. In particular, the control and evaluation unit can be set up to monitor an evaluation, for example an evaluation using an evaluation unit. For example, the control and evaluation circuit may in particular comprise a control unit, a computer, a processor or a similar system.

Die Auswerteschaltung kann insbesondere auf einem Trägerelement angeordnet sein. Beispielsweise kann die Auswerteschaltung auf dem Trägerelement fixiert, insbesondere mit dem Trägerelement mechanisch und/oder elektrisch verbunden sein.The evaluation circuit can be arranged in particular on a carrier element. For example, the evaluation circuit can be fixed on the carrier element, in particular mechanically and / or electrically connected to the carrier element.

Unter einem „Trägerelement“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein beliebiges Element verstanden werden, welches eingerichtet ist eine beliebige Anzahl von auf ihm angeordneten Elementen mit sich zu führen und zu tragen. Dabei kann das Trägerelement insbesondere eingerichtet sein den auf ihm angeordneten Elementen mechanische Stabilität zu verleihen und/oder die Elemente räumlich zu fixieren. Insbesondere kann das Trägerelement derart ausgebildet sein, um mechanisch mit den darauf angeordneten Elementen verbunden zu werden. Beispielsweise kann es sich bei dem Trägerelement um eine beliebige Platte, insbesondere eine Platine, eine Leiterplatte, beispielsweise eine starre Leiterplatte, eine Kunststoff- und/oder eine Metallplatte handeln. Beispielsweise kann das Trägerelement weiterhin derart ausgebildet sein, um mit den auf dem Trägerelement angeordneten Elementen elektrisch verbunden zu werden.In the context of the present invention, a "carrier element" may in principle be understood to mean any element which is set up to carry and carry any number of elements arranged on it. In this case, the carrier element can be set up in particular to impart mechanical stability to the elements arranged on it and / or to spatially fix the elements. In particular, the carrier element may be designed to be mechanically connected to the elements arranged thereon. For example, the carrier element may be any desired plate, in particular a printed circuit board, a printed circuit board, for example a rigid printed circuit board, a plastic and / or a metal plate. By way of example, the carrier element can furthermore be designed such that it can be electrically connected to the elements arranged on the carrier element.

Insbesondere kann das Sensormodul auf dem Trägerelement angeordnet sein. Beispielsweise kann das Sensormodul auf dem Trägerelement fixiert, insbesondere mit dem Trägerelement mechanisch verbunden, sein. Alternativ oder zusätzlich, kann das Sensormodul derart auf dem Trägerelement angeordnet sein, um eine elektrisch leitfähige Verbindung mit dem Trägerelement, insbesondere mit einem anderen auf dem Trägerelement angeordneten Element, beispielsweise mit der Auswerteschaltung, zu ermöglichen.In particular, the sensor module can be arranged on the carrier element. For example, the sensor module can be fixed on the carrier element, in particular mechanically connected to the carrier element. Alternatively or additionally, the sensor module may be arranged on the carrier element in order to enable an electrically conductive connection with the carrier element, in particular with another element arranged on the carrier element, for example with the evaluation circuit.

Dabei kann das Trägerelement innerhalb eines Gehäuses der Sensoranordnung angeordnet sein. Insbesondere kann das Trägerelement mit den auf dem Trägerelement angeordneten Elementen, insbesondere mit der Auswerteschaltung und dem Sensormodul, innerhalb des Gehäuses angeordnet sein. Insbesondere kann die Auswerteschaltung innerhalb des Gehäuses angeordnet sein.In this case, the carrier element can be arranged within a housing of the sensor arrangement. In particular, the carrier element can be arranged with the elements arranged on the carrier element, in particular with the evaluation circuit and the sensor module, within the housing. In particular, the evaluation circuit can be arranged within the housing.

Unter einem „Gehäuse“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich eine beliebige Vorrichtung verstanden werden, welche die Sensoranordnung vollständig umschließt und welche vorzugsweise der Sensoranordnung eine mechanische Stabilität und/oder eine Stabilität gegen Umwelteinflüsse verleiht. Insbesondere kann das Gehäuse ganz oder teilweise aus mindestens einem Kunststoffmaterial hergestellt sein. Insbesondere kann das Gehäuse eingerichtet sein, um mit dem Druckstutzen verbunden zu werden. Beispielsweise kann das Gehäuse mit dem Druckstutzen dauerhaft verbunden, insbesondere gefügt, werden. Dabei kann das Gehäuse beispielsweise derart ausgebildet sein um in eine Öffnung des Druckstutzens eingesteckt werden zu können. Insbesondere kann eine Form des Gehäuses und/oder des Druckstutzens eine Verbindung zwischen dem Gehäuse und dem Druckstutzen ermöglichen.In the context of the present invention, a "housing" can basically be understood to mean any device which completely encloses the sensor arrangement and which preferably gives the sensor arrangement mechanical stability and / or stability against environmental influences. In particular, the housing be wholly or partly made of at least one plastic material. In particular, the housing may be arranged to be connected to the discharge nozzle. For example, the housing with the discharge nozzle permanently connected, in particular joined, be. In this case, the housing may for example be designed to be inserted into an opening of the pressure nozzle. In particular, a shape of the housing and / or the pressure port allow a connection between the housing and the discharge nozzle.

Bei der Verbindung zwischen Gehäuse und Druckstutzen kann es sich insbesondere um eine formschlüssige Verbindung handeln. Beispielsweise kann ein Fügen des Gehäuses mit dem Druckstutzen durch Umformen, vorzugsweise durch Bördeln, insbesondere Rändeln, Falzen, Engen, oder weitere beliebige Fügeverfahren ermöglicht werden.In the connection between the housing and discharge nozzle may be in particular a positive connection. For example, a joining of the housing to the discharge nozzle by forming, preferably by crimping, in particular knurling, folding, narrowing, or any other joining methods are made possible.

Unter einer „formschlüssigen Verbindung“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich eine beliebige Verbindung von mindestens zwei Elementen verstanden werden, wobei eine Relativbewegung der beiden Elemente zueinander aufgrund der geometrischen Form der mindestens zwei Elemente in mindestens einer Richtung verhindert wird. Beispielsweise können zwei ineinandergreifende Elemente, insbesondere zwei Elemente welche eine korrespondierende Gestalt oder Form haben, eine formschlüssige Verbindung zueinander aufweisen.In the context of the present invention, a "positive connection" can basically be understood to mean any connection of at least two elements, a relative movement of the two elements relative to one another being prevented in at least one direction due to the geometric shape of the at least two elements. For example, two interlocking elements, in particular two elements which have a corresponding shape or form, have a positive connection to one another.

Weiterhin kann die Verbindung zwischen Druckstutzen und Gehäuse insbesondere mittels eines Dichtungselements abgedichtet sein. Beispielsweise kann es sich bei dem Dichtungselement um ein eigenständiges Bauteil, insbesondere eine Dichtung, einen O-Ring, eine Dichtpaste oder weitere abdichtend wirkende Elemente handeln. Alternativ oder zusätzlich kann das Dichtungselement auch bereits in die Verbindung zwischen Gehäuse und Druckstutzen integriert sein, beispielsweise derart, dass die Verbindung zwischen Gehäuse und Druckstutzen die Funktion des Dichtungselements übernimmt.Furthermore, the connection between the discharge nozzle and the housing can be sealed in particular by means of a sealing element. For example, the sealing element may be an independent component, in particular a seal, an O-ring, a sealing paste or other sealingly acting elements. Alternatively or additionally, the sealing element can also be integrated into the connection between the housing and the discharge nozzle, for example in such a way that the connection between the housing and the discharge nozzle assumes the function of the sealing element.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die vorgeschlagene Vorrichtung weist gegenüber bekannten Vorrichtungen zahlreiche Vorteile auf. Insbesondere kann die vorgeschlagene Sensoranordnung einen größeren Druckbereich erfassen als bekannte Vorrichtungen. Beispielsweise kann es möglich sein, dass die Sensoranordnung einen großen Druckbereich des Druck p des fluiden Mediums abdeckt, insbesondere einen Druckbereich 0 < p ≤ 100 bar, bevorzugt einen Druckbereich 0 < p ≤ 50 bar, besonders bevorzugt einen Druckbereich 0 < p ≤ 20 bar. Insbesondere kann die vorgeschlagene Sensoranordnung beispielsweise zeitliche Druckschwankungen des Drucks des fluiden Mediums in den oben genannten Druckbereichen ermöglichen.The proposed device has numerous advantages over known devices. In particular, the proposed sensor arrangement can detect a larger pressure range than known devices. For example, it may be possible for the sensor arrangement to cover a large pressure range of the pressure p of the fluid medium, in particular a pressure range 0 <p ≤ 100 bar, preferably a pressure range 0 <p ≤ 50 bar, more preferably a pressure range 0 <p ≤ 20 bar. In particular, the proposed sensor arrangement, for example, allow temporal pressure fluctuations of the pressure of the fluid medium in the above-mentioned pressure ranges.

Weiterhin kann die vorgeschlagene Sensoranordnung eine Bestimmung von p in den oben genannten Druckbereichen unter Einhaltung von höheren Genauigkeitsanforderungen ermöglichen als bekannte Vorrichtungen. Beispielsweise kann die vorgeschlagene Sensoranordnung es ermöglichen den Druck des fluiden Mediums mit einer maximalen Abweichung von 0 % bis einschließlich 3 %, bevorzugt einer maximalen Abweichung von 0 % bis einschließlich 2 %, mehr bevorzugt einer maximalen Abweichung von 0 % bis einschließlich 1 %, besonders bevorzugt einer maximalen Abweichung von 0 % bis einschließlich 0,5 %, des tatsächlichen Drucks des fluiden Mediums, insbesondere des Nenndrucks, zu bestimmen.Furthermore, the proposed sensor arrangement can allow a determination of p in the above-mentioned pressure ranges while maintaining higher accuracy requirements than known devices. For example, the proposed sensor arrangement may allow for the pressure of the fluid medium with a maximum deviation of 0% up to and including 3%, preferably a maximum deviation of 0% up to and including 2%, more preferably a maximum deviation of 0% up to and including 1% preferably a maximum deviation of 0% up to and including 0.5% of the actual pressure of the fluid medium, in particular the nominal pressure to determine.

Figurenlistelist of figures

Weitere optionale Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind.Further optional details and features of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments, which are shown schematically in the figures.

Es zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel einer Sensoranordnung in einer Schnittdarstellung einer Draufsicht;
2 einen Ausschnitt aus einem Ausführungsbeispiel einer Sensoranordnung in einer Schnittdarstellung einer Draufsicht; und
3 einen Ausschnitt aus einem weiteren Ausführungsbeispiel einer Sensoranordnung in einer Schnittdarstellung einer Draufsicht.

Show it:

1 an embodiment of a sensor arrangement in a sectional view of a plan view;
2 a section of an embodiment of a sensor arrangement in a sectional view of a plan view; and
3 a section of a further embodiment of a sensor arrangement in a sectional view of a plan view.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Sensoranordnung 110 zur Bestimmung eines Drucks eines fluiden Mediums in einer Schnittdarstellung einer Draufsicht dargestellt. Die Sensoranordnung 110 kann insbesondere zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug eingerichtet sein. Insbesondere kann die Sensoranordnung 110 zum Einsatz in einem Antriebsstrang und/oder einem Getriebe und/oder einem Thermomanagement-System eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise eines Elektrofahrzugs, eingerichtet sein. Auch andere Ausgestaltungsformen der Sensoranordnung 110 sind jedoch grundsätzlich möglich.In 1 is an embodiment of a sensor arrangement 110 for determining a pressure of a fluid medium in a sectional view of a plan view. The sensor arrangement 110 can be set up in particular for use in a motor vehicle. In particular, the sensor arrangement 110 be set up for use in a drive train and / or a transmission and / or a thermal management system of a motor vehicle, such as an electric vehicle. Other embodiments of the sensor arrangement 110 are possible in principle.

Die in 1 dargestellte Sensoranordnung 110 umfasst einen Druckstutzen 112 und ein Sensormodul 114. Das Sensormodul 114 weist dabei mindestens eine erste Membran 116 und eine zweite Membran 118 auf. Die erste Membran 116 und die zweite Membran 118 sind dabei als Druckaufnehmer eingerichtet und mit dem fluiden Medium aus dem Druckstutzen 112 beaufschlagbar. Insbesondere kann der Druckstutzen 112 einen für das fluide Medium zugänglichen Innenraum 120 aufweisen. In 1 ist der Druck p des fluiden Mediums, welcher in dem für das fluide Medium zugänglichen Innenraum 120 des Druckstutzens 112 herrscht, durch ein eingekreistes „p“ dargestellt. Der Innenraum 120 kann insbesondere über eine Druckzuführung 122 mit der ersten Membran 116 und der zweiten Membran 118 verbunden sein. Beispielsweise kann der Innenraum 120 des Druckstutzens 112 derart mit der ersten Membran 116 und der zweiten Membran 118 des Sensormoduls 114 verbunden sein, dass die erste Membran 116 und die zweite Membran 118 mit dem gleichen fluiden Medium beaufschlagt werden können. Auf diese Weise können die erste Membran 116 und die zweite Membran 118 beispielsweise mit demselben Druck p beaufschlagt werden.In the 1 illustrated sensor arrangement 110 includes a discharge nozzle 112 and a sensor module 114 , The sensor module 114 has at least one first membrane 116 and a second membrane 118 on. The first membrane 116 and the second membrane 118 are set up as a pressure transducer and with the fluid medium from the discharge nozzle 112 acted upon. In particular, the discharge nozzle can 112 an accessible for the fluid medium interior 120 respectively. In 1 is the pressure p of the fluid medium, which in the interior accessible to the fluid medium 120 of the pressure nozzle 112 prevails, represented by a circled "p". The interior 120 can in particular via a pressure feed 122 with the first membrane 116 and the second membrane 118 be connected. For example, the interior 120 of the pressure nozzle 112 such with the first membrane 116 and the second membrane 118 of the sensor module 114 be connected to that first membrane 116 and the second membrane 118 can be acted upon with the same fluid medium. In this way, the first membrane 116 and the second membrane 118 For example, be subjected to the same pressure p.

In den 2 und 3 sind jeweils unterschiedliche Ausführungsbeispiele des Sensormoduls 114 in einer Schnittdarstellung einer Draufsicht dargestellt. Das Sensormodul 114 kann mindestens einen Sensorchip 124 aufweisen. Insbesondere kann dabei mindestens eine der mindestens zwei Membranen in dem Sensorchip 124 aufgenommen sein.In the 2 and 3 are each different embodiments of the sensor module 114 shown in a sectional view of a plan view. The sensor module 114 can have at least one sensor chip 124 respectively. In particular, at least one of the at least two membranes in the sensor chip 124 be included.

Die mindestens zwei Membranen unterscheiden sich dabei durch mindestens eine Eigenschaft. Die Eigenschaft kann beispielsweise eine geometrische Abmessung, ein Material oder eine Materialeigenschaft, beispielsweise eine Steifigkeit, sein. Insbesondere können sich die beiden Membranen beispielsweise durch ihre Membrandicke unterscheiden. Beispielsweise kann sich eine erste Membrandicke dl der ersten Membran 116 von einer zweiten Membrandicke d2 der zweiten Membran 118 unterscheiden. Vorzugsweise kann die erste Membrandicke dl von der zweiten Membrandicke d2 verschieden sein, beispielsweise, so dass gilt: dl ≠ d2.The at least two membranes differ by at least one property. The property may be, for example, a geometric dimension, a material or a material property, for example a stiffness. In particular, the two membranes can differ, for example, by their membrane thickness. For example, a first membrane thickness d 1 of the first membrane 116 from a second membrane thickness d2 the second membrane 118 differ. Preferably, the first membrane thickness dl of the second membrane thickness d2 be different, for example, so that applies: dl ≠ d2.

In 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines Sensormoduls 114 mit zwei Sensorchips 124 illustriert. Dabei kann beispielsweise in jedem der beiden Sensorchips 124 eine der beiden Membranen angeordnet sein. Insbesondere kann in einem ersten Sensorchip 126 die erste Membran 116 und in einem zweiten Sensorchip 128 die zweite Membran 118 aufgenommen sein.In 2 is an embodiment of a sensor module 114 with two sensor chips 124 illustrated. In this case, for example, in each of the two sensor chips 124 be arranged one of the two membranes. In particular, in a first sensor chip 126 the first membrane 116 and in a second sensor chip 128 the second membrane 118 be included.

Der Sensorchip 124, insbesondere der erste Sensorchip 126 oder der zweite Sensorchip 128, kann weiterhin mindestens ein Messelement 130 aufweisen. Vorzugsweise kann mindestens ein erstes Messelement 132 auf der ersten Membran 116, und mindestens ein zweites Messelement 134 auf der zweiten Membran 118 angeordnet sein. Die Messelemente 130 können dabei eingerichtet sein jeweils mindestens ein Signal zu erzeugen welches eine Korrelation, beispielsweise eine proportionale Abhängigkeit, zu dem Druck des fluiden Mediums aufweist.The sensor chip 124 , in particular the first sensor chip 126 or the second sensor chip 128 , can still have at least one measuring element 130 respectively. Preferably, at least one first measuring element 132 on the first membrane 116 , and at least one second measuring element 134 on the second membrane 118 be arranged. The measuring elements 130 can be set up to generate in each case at least one signal which has a correlation, for example a proportional dependence, to the pressure of the fluid medium.

Der Sensorchip 124 kann weiterhin mindestens einen Hohlraum 136 umfassen. Insbesondere kann der Sensorchip 124 den Hohlraum 136 vollständig umschließen. Beispielsweise kann der erste Sensorchip 126 einen ersten Hohlraum 138 umfassen, wobei mindestens eine Wand des ersten Hohlraums 138 die erste Membran 116 umfassen kann. Beispielsweise kann der zweite Sensorchip 128 einen zweiten Hohlraum 140 umfassen, wobei mindestens eine Wand des zweiten Hohlraums 140 die zweite Membran 118 umfassen kann. Der Hohlraum 136, insbesondere der erste Hohlraum 138 und/oder der zweite Hohlraum 140, kann beispielsweise ein Vakuum umfassen. Insbesondere kann im inneren des ersten Hohlraums 138 ein Unterdruck existieren. Insbesondere kann auch im inneren des zweiten Hohlraums 140 ein Unterdruck existieren.The sensor chip 124 can still have at least one cavity 136 include. In particular, the sensor chip 124 the cavity 136 completely enclose. For example, the first sensor chip 126 a first cavity 138 comprising, wherein at least one wall of the first cavity 138 the first membrane 116 may include. For example, the second sensor chip 128 a second cavity 140 comprising at least one wall of the second cavity 140 the second membrane 118 may include. The cavity 136 , in particular the first cavity 138 and / or the second cavity 140 , for example, may include a vacuum. In particular, in the interior of the first cavity 138 a negative pressure exist. In particular, also in the interior of the second cavity 140 a negative pressure exist.

Beispielsweise kann der Hohlraum 136 derart eingerichtet sein um die Membranen, insbesondere die erste Membran 116 und/oder die zweite Membran 118, vor mechanischen Schäden zu schützen. Beispielsweise kann der Hohlraum 136 derart ausgestaltet sein, dass die erste Membran 116 und/oder die zweite Membran 118 ohne mechanischen Schaden, das heißt ohne Verlust ihrer Funktion, an der jeweiligen der Membran gegenüberliegenden Wand des Hohlraums 136 anliegen kann. Insbesondere kann der erste Hohlraum 138 derart ausgelegt sein, um einen mechanischen Schaden der ersten Membran 116, beispielsweise aufgrund von einer Beaufschlagung der ersten Membran 116 mit einem Druck p der über dem Druckbereich liegt für den die erste Membran 116 ausgelegt ist, zu verhindern. Beispielsweise kann der zweite Hohlraum 140 derart ausgelegt sein, um einen mechanischen Schaden der zweiten Membran 118, beispielsweise aufgrund von einer Beaufschlagung der zweiten Membran 118 mit einem Druck p der über dem Druckbereich liegt für den die zweite Membran 118 ausgelegt ist, zu verhindern. Bei einer Beaufschlagung der ersten Membran 116 und/oder zweiten Membran 118 mit einem Druck der über dem Druckbereich liegt für den die erste Membran 116 und/oder die zweite Membran 118 ausgelegt ist, kann insbesondere durch das Anliegen der ersten Membran 116 auf der ihr gegenüberliegenden Seite des ersten Hohlraums 138 und/oder durch das Anliegen der zweiten Membran 118 auf der ihr gegenüberliegenden Seite des zweiten Hohlraums 140, ein mechanischer Schaden der ersten Membran 116 und/oder der zweiten Membran 118 verhindert werden.For example, the cavity 136 be set up around the membranes, in particular the first membrane 116 and / or the second membrane 118 to protect against mechanical damage. For example, the cavity 136 be configured such that the first membrane 116 and / or the second membrane 118 without mechanical damage, that is without loss of function, at the respective wall of the cavity opposite the membrane 136 can be present. In particular, the first cavity 138 be designed to cause mechanical damage of the first membrane 116 , For example, due to an application of the first membrane 116 with a pressure p above the pressure range for which the first membrane 116 is designed to prevent. For example, the second cavity 140 be designed to cause mechanical damage of the second membrane 118 , For example, due to an admission of the second membrane 118 with a pressure p which is above the pressure range for the second membrane 118 is designed to prevent. When loading the first membrane 116 and / or second membrane 118 with a pressure above the pressure range for which the first membrane 116 and / or the second membrane 118 is designed, in particular by the concerns of the first membrane 116 on the opposite side of the first cavity 138 and / or by the abutment of the second membrane 118 on the opposite side of the second cavity 140 , a mechanical damage of the first membrane 116 and / or the second membrane 118 be prevented.

In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Sensormoduls 114 mit einem einzelnen Sensorchip 124 illustriert. Dabei kann beispielsweise in dem einen Sensorchip 124 eine Mehrzahl von Membranen gemeinsam aufgenommen sein. Insbesondere können die erste Membran 116 und die zweite Membran 118 gemeinsam in dem einen Sensorchip 124 aufgenommen sein.In 3 is another embodiment of a sensor module 114 with a single sensor chip 124 illustrated. In this case, for example, in the one sensor chip 124 a plurality of Membranes be recorded together. In particular, the first membrane 116 and the second membrane 118 together in the one sensor chip 124 be included.

Der Sensorchip 124 kann beispielsweise zwei Hohlräume 136 aufweisen, wie in dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel illustriert ist. Insbesondere kann der eine Sensorchip 124 sowohl einen ersten Hohlraum 138 und einen zweiten Hohlraum 140 aufweisen. Beispielsweise kann dabei mindestens eine Wand des ersten Hohlraums 138 die in dem Sensorchip 124 aufgenommene erste Membran 116 umfassen. Beispielsweise kann dabei mindestens eine Wand des zweiten Hohlraums 140 die ebenfalls in dem Sensorchip 124 aufgenommene zweite Membran 118 umfassen.The sensor chip 124 for example, two cavities 136 have as in the in 3 illustrated embodiment is illustrated. In particular, the one sensor chip 124 both a first cavity 138 and a second cavity 140 respectively. For example, at least one wall of the first cavity 138 in the sensor chip 124 recorded first membrane 116 include. For example, at least one wall of the second cavity 140 which also in the sensor chip 124 recorded second membrane 118 include.

Weiterhin können auch in dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel die zwei Hohlräume 136 derart ausgestaltet sein, um einen mechanischen Schaden der ersten Membran 116 und der zweiten Membran 118 zu vermeiden.Furthermore, in the in 3 illustrated embodiment, the two cavities 136 be configured to a mechanical damage of the first membrane 116 and the second membrane 118 to avoid.

Wie in 1 dargestellt, kann die Sensoranordnung 110 weiterhin mindestens eine Auswerteschaltung 142 aufweisen. Die Auswerteschaltung 142 kann insbesondere eingerichtet sein, um die Signale der Messelemente 130 zu erfassen. Beispielsweise kann die Auswerteschaltung 142 eingerichtet sein, um die Signale des mindestens einen ersten Messelements 132 und des mindestens einen zweiten Messelements 134 zu erfassen und auszuwerten, beispielweise wechselweise auszuwerten.As in 1 shown, the sensor assembly 110 at least one evaluation circuit 142 respectively. The evaluation circuit 142 In particular, it can be set up to receive the signals of the measuring elements 130 capture. For example, the evaluation circuit 142 be configured to receive the signals of the at least one first measuring element 132 and the at least one second measuring element 134 to capture and evaluate, for example, to evaluate alternately.

Insbesondere kann die Auswerteschaltung 142 auf einem Trägerelement 144 angeordnet sein. Beispielsweise kann die Auswerteschaltung 142 derart auf dem Trägerelement 144 angeordnet sein, dass sie mit dem Trägerelement 144 mechanisch und/oder elektrisch verbunden, insbesondere auf dem Trägerelement 144 fixiert, ist.In particular, the evaluation circuit 142 on a support element 144 be arranged. For example, the evaluation circuit 142 such on the support element 144 be arranged with the support element 144 mechanically and / or electrically connected, in particular on the carrier element 144 fixed, is.

Wie in 1 illustriert ist, kann das Sensormodul 114 ebenfalls auf dem Trägerelement 144 angeordnet sein. Beispielsweise kann das Sensormodul 114 derart auf dem Trägerelement 144 angeordnet sein, dass es mit dem Trägerelement 144 mechanisch und/oder elektrisch verbunden, insbesondere auf dem Trägerelement 144 fixiert, ist. Insbesondere können das Sensormodul 114 und die Auswerteschaltung 142 auf einander gegenüberliegenden Seiten des Trägerelements 144 angeordnet sein. Beispielsweise können das Sensormodul 114 und die Auswerteschaltung 142 derart mit dem Trägerelement 144 verbunden sein, dass das Sensormodul 114 und die Auswerteschaltung 142 durch das Trägerelement 144 miteinander elektrisch verbunden sind.As in 1 is illustrated, the sensor module 114 also on the carrier element 144 be arranged. For example, the sensor module 114 such on the support element 144 be arranged that it is with the support element 144 mechanically and / or electrically connected, in particular on the carrier element 144 fixed, is. In particular, the sensor module 114 and the evaluation circuit 142 on opposite sides of the support element 144 be arranged. For example, the sensor module 114 and the evaluation circuit 142 such with the carrier element 144 be connected to that the sensor module 114 and the evaluation circuit 142 through the carrier element 144 are electrically connected to each other.

Das Trägerelement 144 kann innerhalb eines Gehäuses 146 der Sensoranordnung 110 angeordnet sein. Insbesondere kann das Trägerelement 144 und die auf dem Trägerelement 144 angeordneten Elemente, insbesondere die Auswerteschaltung 142 und/oder das Sensormodul 114, innerhalb des Gehäuses 146 angeordnet, insbesondere von dem Gehäuse 146 umgeben oder umschlossen, sein.The carrier element 144 can be inside a case 146 the sensor arrangement 110 be arranged. In particular, the carrier element 144 and on the carrier element 144 arranged elements, in particular the evaluation circuit 142 and / or the sensor module 114 , inside the case 146 arranged, in particular of the housing 146 be surrounded or enclosed.

Das Gehäuse 146 kann dabei insbesondere eingerichtet sein, um mit dem Druckstutzen 112 verbunden zu werden. Beispielsweise kann das Gehäuse, wie in 1 illustriert, derart ausgebildet sein, um mit dem Druckstutzen 114 formschlüssig verbunden zu werden.The housing 146 In this case, it can in particular be set up to communicate with the discharge nozzle 112 to be connected. For example, the housing, as in 1 illustrated, be designed to communicate with the discharge nozzle 114 to be positively connected.

Weiterhin kann die Verbindung zwischen Druckstutzen 114 und Gehäuse 146 durch ein Dichtungselement 148, beispielsweise einen O-Ring, abgedichtet werden. Insbesondere kann das Dichtungselement 148 eingerichtet sein ein Austreten des fluiden Mediums über eine Grenzfläche zwischen Gehäuse 146 und Druckstutzen 114 zu unterbinden.Furthermore, the connection between discharge nozzle 114 and housing 146 through a sealing element 148 , For example, an O-ring sealed. In particular, the sealing element 148 be arranged leakage of the fluid through an interface between the housing 146 and discharge nozzle 114 to prevent.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2009/067449 A1 [0001, 0002]
DE 102007029356 A1 [0001, 0003]

Claims

Sensor arrangement (110) for determining at least one pressure of a fluid medium, wherein the sensor arrangement (110) comprises a pressure port (112), wherein the sensor arrangement (110) comprises at least one sensor module (114), characterized in that the at least one sensor module (114 ) comprises at least two fluid medium from the pressure port (112) acted upon membranes (116, 118) as a pressure transducer, wherein the at least two membranes (116, 118) differ by at least one property.

Sensor arrangement (110) according to the preceding claim, wherein the pressure port (112) has an accessible for the fluid medium interior (120), wherein the interior space (120) via a pressure feed (122) with the membranes (116, 118) is connected.

The sensor assembly (110) of any one of the preceding claims, wherein the at least one characteristic is selected from a group consisting of: a geometric dimension; a thickness; a spatial extension; a material property; an elasticity; a stiffness.

Sensor arrangement (110) according to one of the preceding claims, wherein the sensor module (114) has at least one sensor chip (124), wherein at least one of the membranes (116, 118) is received in the sensor chip (124).

Sensor assembly (110) according to the preceding claim, wherein a plurality of membranes (116, 118) are received together in the sensor chip (124).

Sensor arrangement (110) according to one of the two preceding claims, wherein the sensor chip (124) further comprises at least one on the membrane (116, 118) arranged measuring element (130).

A sensor assembly (110) according to the preceding claim, wherein the at least one sensing element (130) is arranged to generate a signal, the signal having a correlation to the pressure of the fluid medium.

The sensor assembly (110) of one of the previous four claims, wherein the sensor chip (124) includes at least one cavity (136), the sensor chip (124) completely enclosing the cavity (136), wherein at least one wall of the cavity (136) is at least one cavity a membrane (116, 118), wherein in the cavity (136) there is a negative pressure.

Sensor arrangement (110) according to one of the two preceding claims, wherein the sensor arrangement (110) further comprises at least one evaluation circuit (142), wherein the evaluation circuit (124) is arranged, the at least two signals on the at least two membranes (116, 118). arranged to detect at least two measuring elements (130).

Sensor arrangement (110) according to the preceding claim, wherein the evaluation circuit (142) is arranged to alternately evaluate the signals of the measuring elements (132) of the first diaphragm (116) and the signals of the measuring elements (134) of the second diaphragm (118).

Sensor arrangement (110) according to the preceding claim, wherein the alternating evaluation is dependent on reaching a threshold pressure.

Sensor arrangement (110) according to one of the three preceding claims, wherein the evaluation circuit (142) is arranged to evaluate the signals of the measuring elements (132) of the first membrane (116) and the signals of the measuring elements (134) of the second membrane (118) simultaneously.

Sensor arrangement (110) according to one of the four preceding claims, wherein the evaluation circuit (142) is arranged on a carrier element (144), wherein furthermore the sensor module (114) is arranged on the carrier element (144).

Sensor arrangement (110) according to the preceding claim, wherein the carrier element (144) with the evaluation circuit (142) and the sensor module (114) within a housing (146) of the sensor arrangement (110) are arranged.

A sensor assembly (110) according to the preceding claim, wherein the housing (146) is connected to the discharge port (112).