DE102018117594A1 - Pressure measuring cell with temperature sensor and pressure measuring device with such a pressure measuring cell - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Druckmesszelle (10) zur Erfassung des Druckes eines an die Druckmesszelle (10) angrenzenden Mediums, mit einer elastischen Messmembran (14), deren erste Seite zumindest teilweise mit dem Medium in Kontakt steht und deren von dem Medium abgewandten zweiten Seite Mittel zur Erfassung der Durchbiegung der Membran aufweist, und mit einem Widerstandselement (20) als Temperatursensor.Um die Temperaturerfassung weiter zu verbessern ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Messmembran (14) mehrschichtig aufgebaut ist und das Widerstandselement (20) für die Temperaturerfassung zwischen zwei Schichten (14a, 14b) angeordnet ist, wobei sich das Widerstandselement (20) flächig über den auslenkbaren Bereich der Messmembran (14) verteilt.The invention relates to a pressure measuring cell (10) for detecting the pressure of a medium adjacent to the pressure measuring cell (10), with an elastic measuring membrane (14), the first side of which is at least partially in contact with the medium and the second side of which is facing away from the medium for detecting the deflection of the membrane, and with a resistance element (20) as a temperature sensor. In order to further improve the temperature detection, the invention provides that the measuring membrane (14) has a multilayer structure and the resistance element (20) for temperature detection between two layers ( 14a, 14b), the resistance element (20) being distributed over the deflectable area of the measuring membrane (14).
Description
Die Erfindung betrifft eine Druckmesszelle zur Erfassung des Druckes eines an die Druckmesszelle angrenzenden Mediums nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Druckmessgerät mit einer solchen Druckmesszelle.The invention relates to a pressure measuring cell for detecting the pressure of a medium adjacent to the pressure measuring cell according to the preamble of claim 1 and a pressure measuring device with such a pressure measuring cell.
Druckmessgeräte bzw. Drucksensoren werden in vielen Industriebereichen zur Druckmessung eingesetzt. Sie weisen häufig eine Druckmesszelle, als Messwandler für den Prozessdruck, und eine Auswerteelektronik zur Signalverarbeitung auf.Pressure gauges and pressure sensors are used in many industrial areas for pressure measurement. They often have a pressure measuring cell as a measuring transducer for the process pressure and evaluation electronics for signal processing.
Typische kapazitiv arbeitende Messzellen bestehen aus einer kompakten Einheit mit einem keramischen Grundkörper und einer Membran, wobei zwischen dem Grundkörper und der Membran ein ringförmiger Abstandshalter, bspw. ein Glaslotring, angeordnet ist. Der sich dadurch ergebende Hohlraum zwischen Grundkörper und Membran ermöglicht die längsgerichtete Beweglichkeit der Membran infolge eines Druckeinflusses. An der Unterseite der Membran und an der gegenüberliegenden Oberseite des Grundkörpers sind jeweils Elektroden vorgesehen, die zusammen einen Messkondensator bilden. Durch Druckeinwirkung kommt es zu einer Verformung der Membran, was eine Kapazitätsänderung des Messkondensators zur Folge hat.Typical capacitive measuring cells consist of a compact unit with a ceramic base body and a membrane, an annular spacer, for example a glass solder ring, being arranged between the base body and the membrane. The resulting cavity between the base body and the membrane enables the longitudinal mobility of the membrane as a result of an influence of pressure. Electrodes are provided on the underside of the membrane and on the opposite upper side of the base body, which together form a measuring capacitor. The membrane is deformed by the action of pressure, which results in a change in the capacitance of the measuring capacitor.
Dem gegenüber gibt es auch Druckmesszellen, bei denen die Durchbiegung der Membran mittels elektromechanischer Wandler, d.h. mittels Dehnungsmessstreifen oder Piezoelemente, erfasst wird.In contrast, there are also pressure measuring cells, in which the deflection of the membrane by means of electromechanical transducers, i.e. using strain gauges or piezo elements.
Häufig ist im Zusammenhang mit der Druckmessung auch eine Temperaturmessung erforderlich. Hierzu ist aus der
Aus Platzgründen problematisch wird diese bekannte Anordnung jedoch, wenn der Druckmesswert nicht nur aus der Kapazitätsänderung eines Messkondensators ermittelt wird, sondern - wie aus der
Da nun auf den sich gegenüberliegenden Seiten von Membran und Grundkörper durch das Vorhandensein der zwei nebeneinander angeordneten Kondensatoren entsprechend weniger Platz vorhanden ist, um dort noch eine Widerstandsbahn für die Temperaturerfassung vorzusehen, schlägt die
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Druckmesszelle sowie ein Druckmessgerät mit einer solchen Messzelle vorzuschlagen, bei der die Temperaturerfassung während der Druckmessung weiter verbessert wird.The object of the invention is to propose a pressure measuring cell and a pressure measuring device with such a measuring cell, in which the temperature detection during the pressure measurement is further improved.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Druckmesszelle mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein elektronisches Druckmessgerät nach Anspruch 6. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.The object is achieved according to the invention by a pressure measuring cell with the features of claim 1 and by an electronic pressure measuring device according to claim 6. Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.
Der Kern der Erfindung besteht darin, die Messmembran mehrschichtig aufzubauen, und zwischen zwei Schichten ein Widerstandselement als Temperatursensor anzuordnen. Dabei verteilt sich das Widerstandselement flächig über den auslenkbaren Bereich der Messmembran und kann somit zum einen die Temperatur mit einer größtmöglichen Fläche erfassen und zum anderen die Temperatur unmittelbar und an der gleichen Stelle wie den Druck messen. Dadurch wird eine sehr schnelle Ansprechzeit und eine hohe Genauigkeit erreicht.The essence of the invention is to construct the measuring membrane in multiple layers and to arrange a resistance element as a temperature sensor between two layers. The resistance element is distributed across the deflectable area of the measuring membrane and can therefore measure the temperature with the largest possible area and measure the temperature directly and at the same point as the pressure. This ensures a very fast response time and high accuracy.
Neben der Temperaturmessung ist grundsätzlich auch vorstellbar, die in die Membran eingebettete Schicht auch für andere Zwecke zu verwenden, insbesondere zur Analyse des Mediums, dessen Druck gemessen werden soll, bspw. zu Erfassung dessen Leitfähigkeit.In addition to the temperature measurement, it is also fundamentally conceivable to use the layer embedded in the membrane for other purposes, in particular for analyzing the medium whose pressure is to be measured, for example for detecting its conductivity.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments with reference to the drawings.
Es zeigen schematisch:
-
1 eine Schnittdarstellung einer bekannten kapazitiven Druckmesszelle und -
2 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen kapazitiven Druckmesszelle.
-
1 a sectional view of a known capacitive pressure measuring cell and -
2 a sectional view of a capacitive pressure measuring cell according to the invention.
Bei der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.In the following description of the preferred embodiments, the same reference symbols designate the same or comparable components.
Sowohl auf dem Grundkörper
Der Prozessdruck
Das Widerstandselement
Beide Membranschichten
Im Ergebnis ist durch die Anordnung des Widerstandselements
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 4011901 A1 [0005]DE 4011901 A1 [0005]
- DE 19851506 C1 [0006]DE 19851506 C1 [0006]
- EP 1174696 B1 [0007]EP 1174696 B1 [0007]
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