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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Partikelsensor mit einem Trägersubstrat, einer Korona-Entladungs-Elektrode, einer Masse-Elektrode und wenigstens einer Mess-Elektrode, welche Elektroden anhaftend auf dem Trägersubstrat angeordnet sind.
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Ein solcher Partikelsensor wird als per se bekannt vorausgesetzt. Der Begriff des Partikels umfasst in dieser Anmeldung Schwebeteilchen, die in einem Fluid schweben und mit dem Fluid transportiert werden. Die Partikel können feste oder flüssige Teilchen (Aerosolpartikel oder Aerosoltröpfchen) sein. Das Fluid kann eine Flüssigkeit oder ein Gas sein.
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Bei dem per se bekannten Sensor werden in einem strömenden Fluid schwebende Partikel elektrisch aufgeladen. Die Aufladung der Partikel geschieht in einem lonenstrom, der durch eine Korona-Entladung erzeugt wird. Eine Korona-Entladung ist eine elektrische Entladung in einem zunächst nichtleitendem Medium, bei der freie Ladungsträger durch eine Ionisation von Bestandteilen des Mediums erzeugt werden. Die Aufladung der Partikel erfolgt durch Anhaften von Ionen. Die Messung der Ladung erfolgt in der Regel durch die Messung der Spiegelladung der zuvor aufgeladenen Partikel an einer Mess-Elektrode (Influenz) oder durch die Messung der durch das Verlassen der zuvor aufgeladenen Partikel fehlenden Ladung, die an einer virtual-GND-Elektrode nachgeführt wird, um eine Aufladung dieser Elektrode zu verhindern (escaping current). In beiden Fällen werden davor vorzugsweise die Ionen aus der Korona-Entladung, die nicht an einem Partikel haften, durch ein elektrisches Feld einer lonenfänger-Elektrode ausgefiltert. Im Falle des Influenz-Sensors wird der Korona-Strom bevorzugt in Form eines Pulszuges erzeugt.
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Aus der
EP 2 247 939 A1 ist ein mit einem Ejektorprinzip arbeitender Partikelsensor bekannt. Druckluft wird aus einer Düse in den Partikelsensor eingeblasen, und als Messgas dienendes Abgas wird über den Venturi-Effekt angesaugt. Die Korona-Entladung findet in einer „ion generation section“ statt. Die dabei erzeugten Ionen werden über eine Düse mit unter Druck stehender Luft in eine „electric charge section“ eingeblasen, der über einen weiteren Einlass Messgas zugeführt wird. Die Aufladung der im Messgas schwebenden Partikel erfolgt durch Anhaften von Ionen. Durch die Verwendung von Druckluft wird der Vorteil eines großen Messgasstroms durch den Partikelsensor hindurch erzielt, der von der außerhalb des Partikelsensors herrschenden Strömungsgeschwindigkeit des Abgases weitgehend unabhängig ist. Anschließend wird die elektrische Ladung dieser Partikel bzw. der elektrische Strom, der durch den Transport der geladenen Partikel mit dem Abgasstrom aus dem Hochspannungspartikelsensor entkommt, gemessen. Bei dem bekannten Hochspannungspartikelsensor erfolgt eine Messung dieses auch als „escaping current“ bezeichneten Stroms. Die Korona-Entladung findet bei dem bekannten Sensor damit räumlich getrennt von dem Messgas statt, dessen Beladung mit Partikeln gemessen werden soll. Die Messgaseinlassöffnung liegt hinter (im Strom der Ionen: stromabwärts) der Korona-Entladungs-Elektrode.
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Nachteilig ist hier die indirekte/diffusive Aufladung der Partikel durch die mit der Druckluft transportierten Ionen, wodurch die Ladung pro Partikel kleiner ist als bei einer direkt in der lonen-Driftzone der Korona-Entladung erfolgenden Aufladung.
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In der
W02004027394 A1 wird nicht näher auf die Erzeugung der Fluidströmung eingegangen. Die Partikel werden nach dieser Schrift in der lonen-Driftzone der Korona-Entladung aufgeladen. Die Filterung der überschüssigen Ionen findet über eine netzartige Struktur statt. Die Detektion der Ladung der Partikel erfolgt durch ihre Ablenkung auf verschiedenen Detektionselektrodenringen mittels weiterer Elektroden in der Mitte eines Sensorkanals. Damit werden eine Größensortierung der Partikel und eine Messung der Gasgeschwindigkeit ermöglicht. Dies kann unter Umständen auch nachteilig sein, da eine verstärkte Ablagerung von leitfähigen Partikeln (z.B. Ruß) auf den Elektroden zu Kurzschlusspfaden führen kann, was zu einem Ausfall der Sensorfunktion führen kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich von dem eingangs genannten Stand der Technik durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Danach zeichnet sich der Partikelsensor dadurch aus, dass ein die Elektroden tragender Teil des Trägersubstrats mit einem Hohlkörper abgedeckt wird, der so beschaffen ist, dass der Teil des Trägersubstrats zusammen mit dem Hohlkörper eine Höhlung bildet, welche Höhlung wenigstens eine erste Öffnung und wenigstens eine zweite Öffnung aufweist, wobei die erste Öffnung näher an der Korona-Elektrode als an der Mess-Elektrode angeordnet ist und wobei die zweite Öffnung näher an der Mess-Elektrode als an der Korona-Elektrode angeordnet ist und dass elektronische Funktionskomponenten des Partikelsensors auf dem Trägersubstrat angeordnet sind.
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Durch die gemeinsame Anordnung von Elektroden und elektronischen Funktionskomponenten auf dem Trägersubstrat wird ein vorteilhaft kompakter Aufbau erreicht. Die den Messkanal bildende Höhlung kann z.B. durch einen metallischen Deckel entstehen. Auch die Integration eines Lüfters oder Pumpe ist hier optional möglich.
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Durch die in den letzten Jahren verstärkt stattfindenden Diskussionen über die Luftqualität und die erhöhte Aufmerksamkeit der Öffentlichkeit zu diesem Thema besteht ein Bedarf nach miniaturisierten und kostengünstigen Sensoren, welche die Konzentration von Partikeln (fest oder flüssig) in der Luft oder allgemein in einem Messgas messen können. Zusätzlich steigt das Interesse an Partikelsensoren, welche in der Lage sind, kleinste Partikel (<300 nm, insbesondere <100 nm) zu detektieren und ihre Konzentration zu messen. Der erfindungsgemäße Sensor ist dazu in der Lage. Der erfindungsgemäße Partikelsensor kann in Verbindung mit Abgas von Verbrennungsprozessen (Verbrennungs-Motoren, -Öfen) und als Luftqualitätssensor, z.B. für Raumluft im Fahrzeuginnenraum, in Wohnräumen, an Arbeitsstätten, oder als Bestandteil von Klimaanlagen eingesetzt werden.
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Partikelsensors besteht darin, dass dieser auch besonders kompakt und kostengünstig ist, da im Vergleich zum Stand der Technik nach der
EP 2 247 939 A1 keine aufwändige Abschirmung nötig ist.
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Speziell in Sensoren, welche nicht direkt in einem Messgasstrom (z.B. Abgas) installiert werden, ist eine aktiv getriebene Messgasströmung notwendig. Partikelsensoren, die aktiv getriebene Messgasströmungen erzeugen, sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.
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Im Vergleich zum Stand der Technik nach der
W02004027394 A1 basiert das hier vorgeschlagene Messprinzip auf einer berührungslosen Messung der Spiegelladung der über eine Elektrode fliegenden Partikel. Eine Anlagerung der Artikel an Strukturen des Partikelsensors ist nicht erforderlich. Damit ist die Gefahr einer Verschmutzung wesentlich reduziert.
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Der erfindungsgemäße Partikelsensor weist eine nur unwesentliche Abhängigkeit des Sensorsignals von der Strömungsgeschwindigkeit des Messgases auf. Die Empfindlichkeit des erfindungsgemäßen Partikelsensors ist vorteilhaft größer als bei mit indirekt-diffusiver Aufladung arbeitenden Partikelsensoren. Die Lebensdauer des erfindungsgemäßen Partikelsensors wird nicht durch eine Anlagerung von Rußpartikeln eingeschränkt. Der erfindungsgemäße Partikelsensor ist kostengünstig, da er wegen der Anordnung der Elektroden in der einen Messkanal bildenden Höhlung keine aufwändige Abschirmung und Isolation, auch in der Elektronik, benötigt. Die einen Messkanal bildende Höhlung hat den weiteren Vorteil, dass hohe Gasflussmengen durch den Sensor möglich sind, was die Empfindlichkeit steigert.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass der Partikelsensor zusätzlich eine lonenfänger-Elektrode aufweist, die im Messgasstrom stromaufwärts von der Mess-Elektrode angeordnet ist.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass zu den elektronischen Funktionselementen eine Hochspannungsquelle gehört, wobei die Hochspannungsquelle über wenigstens eine Leiterbahn elektrisch leitend mit der Korona-Elektrode verbunden ist. Ist eine lonenfänger-Elektrode vorhanden, ist bevorzugt, dass diese über eine weitere Leiterbahn elektrisch leitend mit der Hochspannungsquelle verbunden ist.
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Bevorzugt ist auch, dass zu den elektronischen Funktionselementen zusätzlich ein Ladungsverstärker gehört, der über wenigstens eine Leiterbahn elektrisch leitend mit der Mess-Elektrode verbunden ist.
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Weiter ist bevorzugt, dass zu den elektronischen Funktionskomponenten zusätzlich ein Mikroprozessor gehört, der über Leiterbahnen elektrisch leitend mit der Hochspannungsquelle und dem Ladungsverstärker verbunden ist.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass der Hohlkörper elektrisch leitfähig ist.
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Bevorzugt ist auch, dass der Hohlkörper aus elektrisch leitfähigem Material besteht oder auf seiner den auf dem Trägersubstrat anhaftend aufliegenden Elektroden zugewandten Seite eine elektrisch leitfähige Beschichtung aufweist und in beiden Alternativen elektrisch leitend mit einem Massepotenzial verbunden ist.
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Weiter ist bevorzugt, dass das Trägersubstrat eine Leiterplatte ist.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass der Hohlkörper ein Rohr ist, das eine Längsseite aufweist, die eine Öffnung aufweist und dass das Trägersubstrat durch die Öffnung hindurch in das Innere des Rohres hineinragt.
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Bevorzugt ist auch, dass außerhalb der Höhlung eine Pumpe angeordnet ist, mit der Messgas durch die erste Öffnung hindurch in die Höhlung einblasbar ist.
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Weiter ist bevorzugt, dass außerhalb der Höhlung eine Pumpe angeordnet ist, mit der Messgas durch die zweite Öffnung hindurch aus der Höhlung gesaugt werden kann.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen der zweiten Öffnung und der Pumpe ein Filter angeordnet ist, durch den hindurch die Pumpe Messgas aus der Höhlung heraussaugt.
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Bevorzugt ist auch, dass die Pumpe eine elektrisch angetriebene Pumpe oder eine Saugstrahlpumpe ist.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass das Trägersubstrat einen ersten Trägersubstratteil, auf dem die Elektroden anhaftend aufliegen und an dem der Hohlkörper befestigt ist, und einen zweiten Trägersubstratteil, auf dem die elektronischen Funktionskomponenten angeordnet sind, aufweist, wobei die beiden Trägersubstratteile starr miteinander verbunden sind.
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Bevorzugt ist auch, dass das erste Trägersubstratteil aus einem ersten Material besteht und dass das zweite Trägersubstratteil aus einem zweiten Material besteht und dass das erste Material eine andere stoffliche Zusammensetzung aufweist als das zweite Material.
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Weiter ist bevorzugt, dass das erste Material ein Keramikmaterial ist und dass das zweite Material ein Leiterplattenmaterial ist.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen in verschiedenen Figuren jeweils gleiche oder zumindest ihrer Funktion nach vergleichbare Elemente. Bei der Beschreibung einzelner Figuren wird ggf. auch auf Elemente aus anderen Figuren Bezug genommen. Es zeigen, jeweils in schematischer Form:
- 1 ein technisches Umfeld der Erfindung in Form eines Abgasrohrs und eines Partikelsensors;
- 2 einen Querschnitt eines Trägersubstrats eines Partikelsensors, der verschiedene Elektroden trägt;
- 3 eine Draufsicht auf ein Trägersubstrat mit elektronischen Funktionskomponenten, Elektroden und einem einen Messkanal begrenzenden Hohlkörper;
- 4 einen Querschnitt einer möglichen Ausgestaltung des Partikelsensors aus der 3;
- 5 einen Querschnitt einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Partikelsensors aus der 3;
- 6 eine Draufsicht auf ein Trägersubstrat eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Partikelsensors;
- 7 eine Draufsicht auf ein Trägersubstrat mit einer Saugpumpe, die hinter der zweiten Öffnung der Höhlung auf dem Trägersubstrat angeordnet ist;
- 8 eine Draufsicht auf ein Trägersubstrat mit einer Pumpe, die seitlich von der Höhlung auf dem Trägersubstrat angeordnet ist;
- 9 eine Draufsicht auf ein Trägersubstrat mit einer Pumpe, die seitlich von der Höhlung auf dem Trägersubstrat angeordnet ist; und
- 10 eine Draufsicht auf ein Trägersubstrat mit einer Saugpumpe, die hinter der zweiten Öffnung der Höhlung auf dem Trägersubstrat angeordnet ist.
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Im Einzelnen zeigt die 1 einen Partikelsensor 12. Der Partikelsensor 12 ragt in ein Abgasrohr 18 hinein, das Abgas als Messgas 20 führt, und weist eine in den Strom des Messgases 20 hineinragende Rohranordnung eines inneren metallischen Rohres 22 und eines äußeren metallischen Rohres 24 auf. Eine solche Rohranordnung wird bei typischen Abgassensoren aus dem Stand der Technik verwendet, stellt aber kein wesentliches Element der Erfindung dar.
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Die beiden metallischen Rohre 22, 24 haben bevorzugt eine allgemeine Zylinderform oder Prismenform. Die Grundflächen der Zylinderformen sind bevorzugt kreisförmig, elliptisch oder vieleckig. Die Zylinder sind bevorzugt koaxial angeordnet, wobei die Achsen der Zylinder quer zur Strömungsrichtung des Messgases 20 liegen, die im Abgasrohr 18 außerhalb der Rohranordnung herrscht. Das innere metallische Rohr 22 ragt an einem der Einbauöffnung im Abgasrohr 18 abgewandten ersten Ende 26 der Rohranordnung über das äußere metallische Rohr 24 hinaus in das strömende Messgas 20 hinein. An einem der Einbauöffnung im Abgasrohr 18 zugewandten zweiten Ende 28 der beiden metallischen Rohre 22, 24 ragt das äußere metallische Rohr 24 über das innere metallische Rohr 22 hinaus. Die lichte Weite des äußeren metallischen Rohrs 24 ist bevorzugt so viel größer als der äußere Durchmesser des inneren metallischen Rohrs 22, dass sich zwischen den beiden metallischen Rohren 22, 24 ein erster Strömungsquerschnitt, bzw. ein Spalt 5 ergibt. Die lichte Weite W des inneren metallischen Rohrs 22 bildet einen zweiten Strömungsquerschnitt.
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Diese Geometrie hat zur Folge, dass Messgas 20 über den ersten Strömungsquerschnitt an dem ersten Ende 26 in die Rohranordnung eintritt, dann an dem zweiten Ende 28 der Rohranordnung seine Richtung ändert, in das innere metallische Rohr 22 eintritt und aus diesem vom vorbeiströmenden Messgas 20 herausgesaugt wird. Dabei ergibt sich im inneren metallischen Rohr 22 eine laminare Strömung. Diese Rohranordnung von Rohren 22, 24 wird mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Partikelsensors quer zur im Abgasrohr 18 herrschenden Strömungsrichtung des +Messgases 20 an dem Abgasrohr 18 und seitlich in den Strom des Messgases 20 hineinragend befestigt, wobei das Innere der metallischen Rohre 22, 24 bevorzugt gegenüber der Umgebung des Abgasrohrs 18 abgedichtet ist. Die Befestigung erfolgt bevorzugt mit einer Schraubverbindung.
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In dem inneren metallischen Rohr 22 ist ein Trägersubstrat 34 angeordnet, das eine mehrere dort anhaftende Elektroden aufweisende Elektrodenanordnung 36 trägt. Die Elektroden der Elektrodenanordnung 36 sind dem vorbeiströmenden Messgas 20 ausgesetzt.
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2 zeigt einen Querschnitt eines Trägersubstrats 34 eines Partikelsensors, das verschiedene Elektroden trägt, und dient zur Veranschaulichung des Arbeitsprinzips eines planaren, mit einer Korona-Entladung arbeitenden Partikelsensors.
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Auf dem elektrisch isolierenden Trägersubstrat 34 sind eine Korona-Entladungs-Elektrode 40, eine Masse-Elektrode 42 und, optional, eine lonenfänger-Elektrode 44 angeordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel trägt das Trägersubstrat 34 zusätzlich noch eine als Partikel-Ladungs-Detektions-Elektrode dienende Mess-Elektrode 46. Auf einer Rückseite 48 des Trägersubstrats 34 ist bei einer Ausgestaltung ein Heizelement 50 in Form einer dort anhaftend anliegenden Heiz-Elektrode angeordnet.
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Das Trägersubstrat 34 ist mit seiner Längsrichtung parallel zur Richtung des dort strömenden Messgases 20 im inneren metallischen Rohr 22 der 1 angeordnet. Über diese Anordnung von Korona-Entladungs-Elektrode 40, Masse-Elektrode 42, optionaler lonenfänger-Elektrode 44 und Mess-Elektrode 46 strömt Messgas 20 mit der durch die Pfeilrichtung angegebenen Strömungsrichtung. Die Korona-Entladung findet zwischen der Korona-Entladungs-Elektrode 40 und der Masse-Elektrode 42 in einer Korona-Entladungszone 52 statt. Die Korona-Entladungszone 52 wird von mit Partikeln beladenem Messgas 20 durchströmt. In der Korona-Entladungszone 52 wird dort vorhandenes Messgas 20 zum Teil ionisiert. Die Partikel nehmen anschließend Ionen und damit eine elektrische Ladung auf. Die Masse-Elektrode könnte optional auch außerhalb des Substrates (z.B. auf dem Schutzrohr) angeordnet sein.
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Die optionale lonenfänger-Elektrode
44 fängt Ionen ab, die nicht an den schwereren und damit trägeren mit dem Messgas
20 transportierten Partikeln haften. Das in der
2 nicht dargestellte Schutzrohr
22 kann als GegenElektrode für die lonenfänger-Elektrode
44 dienen. Die Messung der mit den Rußpartikeln transportierten elektrischen Ladung findet entweder mittels Ladungsinfluenz an der als Partikel-Ladungs-Detektions-Elektrode dienenden Mess-Elektrode
46 statt, oder sie erfolgt mit dem „escaping current“-Prinzip, dessen Prinzip in der
EP 2 824 453 A1 erläutert ist.
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3 zeigt eine Draufsicht auf ein Trägersubstrat 34 mit elektronischen Funktionskomponenten 58, 60, 62, Elektroden 40, 44, 46 und dem einen Messkanal bildenden Hohlkörper mit seinen beiden Öffnungen 66, 68. 3 verdeutlicht insbesondere den aus der Anordnung von Elektroden 40, 44, 46 und elektronischen Funktionskomponenten 58, 60, 62 auf einem gemeinsamen Substrat 34 resultierenden kompakten Aufbau, der eine kleine Sensorgröße und eine kosteneffiziente Herstellung ermöglicht. Dies ist insbesondere der Fall, wenn als Trägersubstrat 34 eine (PCB-)Leiterplatte verwendet wird, auf welcher die elektronischen Funktionskomponenten und die Elektroden realisiert werden. Die lonenfänger- und Mess-Elektroden 44, 46 können dabei als Pads auf dem Trägersubstrat und die Korona-Elektrode 40 als planare Spitze oder als ein (Pt-) Draht, welcher z.B. auf dem Trägersubstrat liegt oder von dem Trägersubstrat 34 absteht oder über einer Aussparung in dieser liegt, ausgeführt werden. All dies sind kostengünstige Herstellungsmethoden. Die elektrischen Funktionskomponenten umfassen im vorliegenden Fall eine HochspannungsQuelle 58, einen Ladungsverstärker 62 und, optional, einen Mikrocontroller 60. Die Hochspannungsquelle 58 ist über Leiterbahnen mit der Korona-Elektrode 40 und der lonenfänger-Elektrode 44 verbunden und wird von dem Mikrocontroller 60 gesteuert. Der hier vorhandene Ladungsverstärker 62 ist mit der hier vorhandenen Mess-Elektrode 46 verbunden und übergibt sein Signal an den Mikrokontroller 60. Die elektrische Verbindung von Ladungsverstärker und der Messelektrode selbst ist bei einer Ausgestaltung durch einen Guard-Leiter um die Mess-Elektrode und die dazugehörige Zuleitung abgeschirmt. Der Mikrocontroller 60 ist über den Kabelbaum 14 mit dem Ausgang 39 verbunden. Über den Kabelbaum 14 erfolgt auch eine Versorgung der elektronischen Funktionskomponenten 58, 60, 62 mit elektrischer Energie.
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Das Trägersubstrat 34 besteht zum Beispiel aus Leiterplattenmaterial. Der die Elektroden tragende Teil des Trägersubstrates ist mit dem Hohlkörper 35 abgedeckt, der so beschaffen ist, dass das Trägersubstrat 34 zusammen mit dem Hohlkörper 35 eine Höhlung bildet. Die Höhlung und damit der Hohlkörper 35 weist wenigstens eine erste Öffnung 66 und wenigstens eine zweite Öffnung 68 auf. Die erste Öffnung 66 ist näher an der Korona-Elektrode 40 als an der Mess-Elektrode 46 angeordnet, und die zweite Öffnung 68 ist näher an der Mess-Elektrode 46 als an der Korona-Elektrode 40 angeordnet. Zusammen mit der ersten Öffnung 66 und der zweiten Öffnung 68 bildet der Hohlkörper 35 einen Messkanal für einen partikelhaltigen Fluidstrom. Der Hohlkörper 35 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel ein halbkreis-zylindrischer Deckel, der mit seinen die Öffnungen 66, 68 verbindenden Kanten auf dem Trägersubstrat 34 aufliegt. Dort, wo eine der Kanten eine Leiterbahn kreuzt, ist die Leiterbahn gegen die Kante oder gegen elektrische leitfähige Bereiche des Hohlkörpers 35 elektrisch isoliert. Die elektronischen Funktionskomponenten 58, 60, 62 (und ggf. weitere) sind bevorzugt außerhalb der Höhlung auf dem Trägersubstrat 34 angeordnet.
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Der Hohlkörper 35 ist in einem Ausführungsbeispiel elektrisch leitfähig. Dazu besteht er aus elektrisch leitfähigem Material, oder er weist auf seiner den auf dem Trägersubstrat anhaftend aufliegenden Elektroden zugewandten Seite eine elektrisch leitfähige Beschichtung auf. In beiden Alternativen ist der Hohlkörper 35 bevorzugt elektrisch leitend mit einem Massepotenzial verbunden. Der Hohlkörper 35 kann daher als Gegenelektrode für andere Elektroden (Korona, lonenfänger) dienen.
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4 zeigt einen Querschnitt einer möglichen Ausgestaltung des Partikelsensors aus der 3. Das Trägersubstrat 34 erstreckt sich in dieser Ausgestaltung über die gesamte Breite des Hohlkörpers und der Anordnung der elektronischen Funktionskomponenten 58, 60, 62 (und ggf. weitere). Der Hohlkörper 35 und das Trägersubstrat bilden Kanalwände eines Messkanals, in dem die Elektroden angeordnet sind und in dem das Messgas über die Elektroden hinweg strömt.
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5 zeigt einen Querschnitt einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Partikelsensors aus der 3. Der Messkanal wird in dieser Ausgestaltung durch ein auch seitlich offenes Rohr als Hohlkörper 35 oder durch zwei halbzylindrische Deckel realisiert. In beiden Fällen ist es möglich, dass der den Messkanal abdeckende Teil des Trägersubstrats 34 mit dem die elektronischen Funktionskomponenten 58, 60, 62 tragenden Leiterplattenteil des Trägersubstrates 34 einstückig ist, oder aber aus einem anderen Material besteht, welches starr mit dem Leiterplattenteil des Trägersubstrates 34 verbunden ist. Auch hier bilden der Hohlkörper 35 und das Trägersubstrat 34 Kanalwände eines Messkanals, in dem die Elektroden 40, 44, 46 angeordnet sind und in dem das Messgas über die Elektroden 40, 44, 46 hinweg strömt.
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6 zeigt eine Draufsicht auf ein Trägersubstrat 34 eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Partikelsensors. Das Trägersubstrat 34 unterscheidet sich von dem Trägersubstrat 34 der 3 bis 5 dadurch, dass außerhalb des einen Messkanals bildenden Höhlung ein Lüfter oder eine Pumpe 70 auf dem Trägersubstrat vor der als Messgaseintrittsöffnung dienenden ersten Öffnung 66 auf dem Trägersubstrat 34 angeordnet ist. Mit der Pumpe 70 kann Messgas 20 in die Höhlung eingeblasen werden.
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7 zeigt eine Draufsicht auf ein Trägersubstrat 34 mit einer Saugpumpe 72, die hinter der zweiten Öffnung 68 der Höhlung auf dem Trägersubstrat 34 angeordnet ist. Mit der Saugpumpe 72 kann Messgas 20 aus der Höhlung herausgesaugt und damit durch den Messkanal hindurch und über die Elektroden 40, 44, 46 gesaugt werden. Gegenüber dem Einblasen besitzt diese Ausgestaltung den Vorteil, dass die Partikel durch die Saugpumpe 72 nicht beeinflusst werden.
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8 zeigt eine Draufsicht auf ein Trägersubstrat 34 mit einer Pumpe 74, die seitlich von der Höhlung auf dem Trägersubstrat 34 angeordnet ist und die einen Druckluftstrom erzeugt, der über eine in der Höhlung angeordnete Venturi-Düse in den Messkanal eintritt und dabei nach dem Saugstrahlpumpenprinzip Messgas, das über die erste Öffnung in die Höhlung eintreten kann, in die Höhlung saugt.
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9 zeigt eine Draufsicht auf ein Trägersubstrat 34 mit einer Pumpe 74, die seitlich von der Höhlung auf dem Trägersubstrat 34 angeordnet ist und die einen Druckluftstrom 78 erzeugt, der über eine in der Höhlung angeordnete Venturi-Düse 76 in den Messkanal eintritt und dabei nach dem Saugstrahlpumpenprinzip Messgas 20, das über wenigstens eine seitliche Öffnung in einer Wand des Hohlkörpers 35 in die Höhlung eintreten kann, in die Höhlung saugt. Diese Ausgestaltungen erlauben einen Einsatz eines Filters in dem von der Pumpe angesaugten Luftstrom. Dies erhöht die Lebensdauer. Auch hier besteht der Vorteil, dass die im Messgas transportierten Partikel durch die Pumpe nicht beeinflusst werden.
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10 zeigt eine Draufsicht auf ein Trägersubstrat 34 mit einer Saugpumpe 72, die stromabwärts von der zweiten Öffnung 68 des Hohlkörpers 35 auf dem Trägersubstrat 34 angeordnet ist. Mit der Saugpumpe 72 kann Messgas 20 aus der Höhlung herausgesaugt und damit durch den Messkanal hindurch gesaugt werden. Zwischen der Höhlung und der Saugpumpe 72 ist ein Filter 80 angeordnet. Dies erhöht die Lebensdauer der Saugpumpe 72 und des Partikelsensors 12. Auch hier besteht der Vorteil, dass die im Messgas 20 transportierten Partikel durch die Pumpe nicht beeinflusst werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2247939 A1 [0004, 0010]
- WO 2004027394 A1 [0006, 0012]
- EP 2824453 A1 [0037]
