DE2709834A1 - Kapazitiver druckfuehler - Google Patents
Kapazitiver druckfuehlerInfo
- Publication number
- DE2709834A1 DE2709834A1 DE19772709834 DE2709834A DE2709834A1 DE 2709834 A1 DE2709834 A1 DE 2709834A1 DE 19772709834 DE19772709834 DE 19772709834 DE 2709834 A DE2709834 A DE 2709834A DE 2709834 A1 DE2709834 A1 DE 2709834A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- capsule
- pressure sensor
- pressure
- interior
- layers
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0082—Transmitting or indicating the displacement of capsules by electric, electromechanical, magnetic, or electromechanical means
- G01L9/0086—Transmitting or indicating the displacement of capsules by electric, electromechanical, magnetic, or electromechanical means using variations in capacitance
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
- G01L9/0072—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
- G01L9/0072—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance
- G01L9/0075—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance using a ceramic diaphragm, e.g. alumina, fused quartz, glass
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Description
8OOO München 92 - Steinsdorfstr. 1O oipi.-ing. R. beetz sen.
TELEFON (O89) 2272O1 - 227244 · 2βΒβ1Ο . 7 DIpI.-Ing. K. LAMPRECHT
Telex B22O48-Telegramm Allpatent München Dr.-Ing. R. BEETZ Jr.
270983 A Dlpl.-Phy·. U. HEIDRICH
auch R«cr%tMnwalt
Dr.-Ing. W. TIMPE
DIpI.-Ing. J. SIEGFRIED
6d-26.631P(26.632H) 7. 3. 1977
SETRA SYSTEMS, INC., Hat ick (Massachusetts), V.3t.A.
Kapazitiver Druckfühler
Die Erfindung bezieht sich auf einen, insbesondere kapazitiven, Druckfühler.
Viele bekannte Druckerfassungseinrichtungen verwenden kapazitive Druckfühler. Typischerweise weist ein solcher
Druckfühler ein Metallgehäuse mit metallischen Membranen auf. Die Genauigkeit dieser Einrichtungen
unterliegt Einschränkungen, die durch den Werkstoff des Fühlers bedingt sind, vor allem, da Metalle keine
guten elastischen Werkstoffe sind und das ihnen eigene zeit- und beanspruchungsabhängige Formerinnerungsver-
65-(671 6i2)-schö
509841/0625
mögen Hysterese und eine langsame Nullpunktevereohitbung
bewirkt. Außerdem hat Metall eine relativ hohe Wärmeausdehnungszahl, wodurch die Einrichtung wiederum von
Temperaturschwankungen beeinflußbar ist.
Wegen dieser Nachteile metallischer Fühler wurden bereits Fühler vorgeschlagen, die dielektrische Kapseln mit
leitenden Schichten auf den Innenflächen verwenden.Typischerweise wird Quarz verwendet, das eine sehr niedrige
Wärmeausdehnungszahl und nahezu perfekte Elastizitätseigenschaften hat. Quarz könnte also theoretisch zur Herstellung
eines idealen Druckfühlers verwendet werden; eine weitgehende Verwendung solcher Fühler ist Jedoch
aus mehreren praktischen Gründen, vor allem wegen der hohen Herstellungskosten, ausgeschlossen. Typischerweise
verwenden bekannte dielektrische Druckfühler zwei vorgeformte becherförmige dielektrische Elemente, die unter
Verwendung eines geeigneten Dichtungsmaterials miteinander verbunden sind und eine gasdichte Kapsel bilden. Bei
anderen Ausführungen sind zwei scheibenförmige dielektrische Elemente an ihren Umfangsrändern durch einen Wulst
aus Dichtungsmaterial miteinander verbunden. Das Dichtungsmaterial wird normalerweise so gewählt, daß seine Wärmeausdehnungszahl
derjenigen des Durchkontaktierungs-Werkstoffs
angepaßt ist. Dieser ist eine Metallegierung und hat normalerweise eine wesentlich höhere Wärmeausdehnungszahl
und schlechtere Elastizitätseigenschaften als der dielektrische Werkstoff. Die Kapsel besteht daher aus
einer Mehrzahl verschiedener Werkstoffe, die normaler-
709841/0625
weise in bezug auf Wärmebeständigkeit einem homogeneren Aufbau unterlegen sind. Um den Einfluß des Dichtungsmaterials zu verringern, wurden bereits vorgeformte
dielektrische Elemente verwendet, wodurch jedoch die Herstellungskosten stark ansteigen. Ferner gibt es
monolithische verschmolzene dielektrische Kapseln mit Metalldrahtdurchführungen, die die Metallschichten an
den Kapselinnenseiten kontaktieren. Da kein bekanntes Metall eine so niedrige Wärmeausdehnungszahl hat wie im
übrigen geeignete dielektrische Werkstoffe wie z. B. Quarz, ist dieser Aufbau wegen der Unzuverlässigkeit
der Dichtung zwischen dem Metall und dem Dielektrikum nicht verwendbar. Selbst bei befriedigenden Metall-Quarz*-
Dichtungen besteht die Gefahr, daß eine Leckstelle auftritt oder eine Qualitätsverschlechterung erfolgt, wenn
die Dichtung einer hohen Temperatur von z. B. mehr als 1093 0C ausgesetzt ist, was beim Glühen zum Reduzieren
des Aufbaus innerer Spannungen beim Verschmelzen erforderlich sein kann.
Bekannte Druckfühler aus zwei scheibenförmigen dielektrischen Elementen, die an ihrem Außenumfang durch einen
Wulst aus Dichtungsmaterial miteinander verbunden sind, werden als Druckdifferenzfühler ausgebildet, indem ein
Verbindungsrohr durch den Dichtungswerkstoff geführt wird, so daß ein Bezugsdruck mit dem Kapselinneren verbindbar
ist. Ein solcher Aufbau ist jedoch auf einen sehr kleinen Temperaturbereich beschränkt, da der verwendete Dichtungs-
909841/0625
werkstoff die Ausdehnung und das Zusammenziehen sowohl der dielektrischen Elemente als auch des Druckverbindungsglieds
aufnehmen muß und gleichzeitig innerhalb eines erwünschten Betriebstemperaturbereichs gasdicht sein
soll.
Obwohl dielektrische Werkstoffe wie Quarz eine relativ niedrige Wärmeausdehnungszahl haben, ergeben sich bei bestimmten
Anwendungsfällen, in denen äußerst genaue Fühler erforderlich sind, durch die Temperaturabhängigkeiten
bekannter, aus dielektrischen Kapseln bestehender Fühler unannehmbar hohe Meßfehler. Zwei Hauptquellen dieser
Meßfehler sind:
1. die relativ hohe Wärmeausdehnungsgeschwindigkeit der
leitenden Schicht und
2. der Wärmekoeffizient des Elastizitätsmoduls des dielektrischen Werkstoffs.
Ein weiterer Nachteil bekannter Druckfühler besteht darin, daß sie auf die Verwendung mit nichtkorrodierenden oder
elektrisch nichtleitenden Medien beschränkt sind, so daß sich die Medien und die elektrischen Anschlüsse in den
Fühlern nicht gegenseitig beeinflussen.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines mit hoher Genauigkeit arbeitenden kapazitiven Druckfühlers, der sehr
betriebszuverlässig und kostengünstig herstellbar 1st;
709841/0625
dabei ist er innerhalb eines relativ weiten Betriebstemperaturbereichs im wesentlichen temperaturunabhängig
und eignet sich zur Verwendung in korrodierenden oder elektrisch leitenden Medien.
Nach der Erfindung werden zwei dielektrische Scheiben, deren 3ede wenigstens eine ebene Fläche, deren Rand durch
eine vorgegebene Krümmung begrenzt ist, aufweist, miteinander an ihrem Umfangsrand derart verschmolzen, daß
eine hohle monolithische Kapsel mit zwei im wesentlichen parallelen gegenüberliegenden Innenflächen gebildet ist.
Die Kapsel wird dadurch gebildet, daß die Scheiben zuerst so angeordnet werden, daß ihre ebenen Flächen einander
gegenüberliegend durch einen vorgegebenen Zwischenraum getrennt sind, der durch mehrere Abstandsstücke unterhalten
wird. Dann werden relativ wenige beabstandete Punkte längs dem Umfangsrand der Scheiben zusammengedrückt und
durch Beaufschlagen mit Wärme und Druck an örtlich begrenzten Bereichen nahe den beabstandeten Punkten verschmolzen.
Danach werden die Abstandsstücke entfernt, und die übrigen Stellen des Umfangsrands der Scheiben werden
in gleicher Weise durch Beaufschlagen mit Wärme und Druck an örtlich begrenzten Bereichen der Scheiben nahe den
übrigen Umfangsrandpunkten verschmolzen. Um während des Yerschmelzens ausgebildete innere Spannungen zu reduzieren,
kann die Kapsel dann bei Temperaturen von mehr als 1093 0C
geglüht werden. Dadurch wird eine relativ kostengünstige monolithische Kapsel mit im wesentlichen parallelen Innenflächen
schnell und zuverlässig mit hoher Reproduzierbarkeit hergestellt.
709841/0625
Jede der Innenflächen der Kapsel weist eine auf ihr niedergeschlagene
elektrisch leitfähige Schicht auf, wobei wenigstens ein Teil jeder Schicht auf gegenüberliegenden Abschnitten
der Innenflächen vorgesehen ist. Bei diesem Aufbau sind die Innenflächen der Kapsel durch einen gleichmäßigen
vorgegebenen Zwischenraum nahe ihrem Umfangsrand getrennt, der durch den verschmolzenen Teil der Kapsel bestimmt
ist. Von diesem Umfangsrand entfernt haben die Innenflächen jedoch einen Abstand voneinander, der durch
den Druckunterschied außerhalb und innerhalb der Kapsel aufgrund der druckbedingten Durchbiegung der Kapselwandungen
bestimmt ist. Da die überlappenden Teile der beiden Schichten durch eine Kapazität gekennzeichnet sind, die annähernd
durch folgende Gleichung gegeben ist:
mit € - Dielektrizitätskonstante des Mediums in der
Kapsel,
A = Überlappungsbereich der beiden Schichten und
d a Abstand zwischen den Schichten,
liefert die Kapazität der beiden Schichten ein Maß für die an den Kapselwandungen bestehende Druckdifferenz.
709841/0625
270Π834
Wenn die Kapsel einen Bereich vollständig umschließt und dieser Innenbereich evakuiert ist, kann sie zusammen mit
einem geeigneten elektrischen Kopplungsmittel als Absolutdruckfühler verwendet werden. Auch kann eine Druckluftverbindung
verwendet werden, um an das Kapselinnere einen Bezugsdruck anzulegen. Eine solche Druckluftverbindung
besteht aus einem Rohr, das in einem oder um einen Kanal bzw. ein Loch in einer der Scheiben verschmolzen ist.
In weiterer Ausbildung der Erfindung ist ein Rohr zwischen den Scheiben am Kapselrand verschmolzen. Bei jeder dieser
Ausführungsformen ist ein monolithischer Aufbau gebildet, wobei der Kapselinnehbereich an den Innenbereich des
Rohrs angrenzt, und ein Bezugsdruck ist mittels des Rohrs mit dem Kapselinneren zusammen mit einer geeigneten elektrischen
Kopplungsvorrichtung verbindbar, so daß ein Druckdifferenzfühler erhalten wird.
Bei kapazitiven Druckfühlern mit einer monolithischen dielektrischen Kapsel, die auf gegenüberliegenden Abschnitten
der Kapselinnenflächen elektrisch leitende Schichten aufweist, kann sich durch die Wärmeausdehnungsgeschwindigkeit
der leitenden Schichten und den Wärmekoeffizienten des dielektrischen Elastizitätsmoduls (der
selbst bis zu 1 % pro 37,8 0C schwanken kann) ein unannehmbar
hoher Fehler ergeben. Wenn eine Kapsel nach der Erfindung z. B. als Luftdruckfühler verwendet wird, wobei
die Kapsel ständig unter Druckverformung steht, kann die
709841/0625
Abstandsänderung pro 37,8 0C zwischen den Innenflächen
der Kapsel aufgrund der Temperatur bei einem vorbestimmten Luftdruck bis zu. 3 % des Skalenendwerts betragen.
In weiterer Ausbildung der Erfindung weist die Kapsel ein Loch auf, das jede der Scheiben durchsetzt und einen
Kanal vom Kapselinneren zum Kapseläußeren bildet. Die leitenden Schichten auf den Kapselinnenflächen verlaufen
ununterbrochen von den Innenflächen zu den Kanalflächen und zu einem Abschnitt der jeweiligen Kapselaußenflächen,
wo die Schichten mit einem der elektrischen Anschlüsse in relativ gutem elektrischen Kontakt gehalten werden.
Dabei weist die Kapsel ferner eine Abdeckung auf, die über wenigstens einem dieser Kanäle liegt, an der Außenseite
der Kapsel befestigt ist und eine gasundurchlässige Dichtung zwischen dem Kapselaußenbereich und dem Kapselinneren
bildet. Die Dichtung und die Abdichtung können durch einen relativ verformbaren Schmelzmetallstöpsel gebildet
sein, der an der leitenden Schicht am Kanal befestigt ist. Bei einem Absolutdruckfühler, bei dem das
Kapselinnere evakuiert ist, sind die Kanäle in beiden Scheiben der Kapsel in dieser Weise abgedichtet.
In weiterer Ausbildung der Erfindung ist bei einem Druckdifferenzfühler
nur einer der Kanäle in dieser Weise dicht, während der andere Kanal mit einem Rohr verbunden ist,
das zu einer Einrichtung zum Erzeugen eines Bezugsdrucks im Kapselinneren verläuft.
709841/0625
Bei Fühlern mit die Scheiben durchsetzenden Kanälen ist ferner vorgesehen» daß die Kanäle an solchen Abschnitten
der Scheiben mit relativ niedriger Beanspruchung, d. h. an Belastungsumkehrstellen der Scheiben, liegen.
Durch die Erfindung wird also ein Druckfühler angegeben, der wenigstens zwei dielektrische Scheiben aufweist, die
an ihren Umfangsrändern miteinander verschmolzen sind und eine hohle monolithische Kapsel mit zwei im wesentlichen
ebenen gegenüberliegenden Innenflächen bilden. Die gegenüberliegenden Kapselinnenflächen sind voneinander
am Umfangsrand durch einen gleichmäßigen Zwischenraum und im übrigen durch einen Zwischenraum entsprechend
der Differenz zwischen dem Druck innerhalb und dem Druck außerhalb der Kapsel getrennt. Auf gegenüberliegenden
Abschnitten der Kapselinnenflächen sind elektrisch leitende Schichten angeordnet. Ferner weist der Fühler Mittel zum
elektrischen Verbinden jeder leitenden Schicht mit einem außerhalb der Kapsel befindlichen elektrischen Anschluß
auf. Die Kapazität zwischen diesen Anschlüssen steht zu der Druckdifferenz in Beziehung.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand
der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1-9 Ausführungsbeispiele des kapazitiven Druckfühlers nach der Erfindung.
909841/0625
- 4β -
Nach den Fig. 1 und 2 umfaßt der Druckfühler eine hohle
monolithische dielektrische Kapsel 10 mit im wesentlichen ebenen gegenüberliegenden Innenflächen 12a und 14a, die
voneinander nahe dem Umfangsrand 15 der Kapsel 10 durch einen gleichmäßigen vorbestimmten Zwischenraum 16 getrennt
sind. Die Innenflächen 12a und 14a weisen elektrisch leitende Dünnschichten 20 bzw. 22 auf. Die Kapsel 10 ist
aus zwei flachen Kreisscheiben 12 und 14 gebildet, die nahe ihrem Umfangsrand miteinander verschmolzen sind.
Die Kreisscheiben 12 und 14 haben zwar bei diesem Ausführungsbeispiel im wesentlichen gleiche Dicke, in anderen
Ausführungsbeispielen können jedoch Scheiben mit ungleicher
Dicke vorgesehen sein. Die Kreisscheiben 12 und 14 können auch statt völlig ebene Scheiben dünne kugelige Schalenteilstücke
mit komplementären, im wesentlichen ebenen Flächen sein, die durch einen relativ großen und im
wesentlichen identischen Krümmungsradius gekennzeichnet sind.
Die Innenflächen 12a und 14a sind in der Kapselmitte durch einen Zwischenraum 18 voneinander getrennt, der eine
Funktion der Druckdifferenz innerhalb und außerhalb der Kapsel 10 sowie der Elastizitätseigenschaften der Scheiben
12 und 14 ist. Die Scheiben bestehen z. B. aus Quarz, Glas oder Keramik.
Ferner umfaßt die Kapsel eine kapazitive Durchgangskopplung zum elektrischen Verbinden des durch die überlappenden
Abschnitte der Dünnschichten 20 und 22 gebildeten Konden-
709841/0625
sators mit äußeren Anschlüssen 24 und 26. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist die Kapsel 10 leitende Schichten
32 und 34 auf den Außenflächen der Scheiben 12 und 14 auf. Die Schichten 32 bzw. 34 überlappen Abschnitte der Dünnschichten
20 bzw. 22 auf den Innenflächen der Kapsel 10. Der Überlappungsbereich der Schichten 32 und 20 und derjenige
der Schichten 34 und 22 ist im Vergleich mit dem Überlappungsbereich der Schichten 20 und 22 relativ
groß. Die relativ große Kapazität, die den Überlappungsbereich der Schichten 32 und 20 und der Schichten 34 und
22 kennzeichnet, ergibt dadurch eine entsprechend große kapazitive Kopplung der den überlappenden Abschnitten
der Schichten 20 und 22 zugeordneten Kapazität mit den Anschlüssen 24 und 26. Die überlappenden Abschnitte der
Schichten 20 und 22 liegen mittig derart in der Kapsel 10 (d. h. sie sind durch den Zwischenraum 18 nach Fig. 6
getrennt), daß die Empfindlichkeit der Fühlerkapsel 10 für eine druckbedingte Verformung der Kapselwandungen
maximiert ist.
Der Druckfühler nach den Fig. 1 und 2 ist in einer bekannten kapazitiven DruckmeAbrücke verwendbar. Dabei bewirkt
die Druckdifferenz zwischen dem Kapseläußeren und dem Kapselinneren eine Verformung der Scheiben 12 und 14
in solcher Weise, daß der Zwischenraum 18 kleiner als der Zwischenraum 16 ist, wenn der außerhalb der Kapsel
10 herrschende Druck den Kapselinnendruck übersteigt, und größer ist, wenn der Druck außerhalb der Kapsel
niedriger als der Kapselinnendruck ist. Infolgedessen
709841/0625
haben die leitenden Dünnschichten 20 und 22 eine Kapazität, die sich mit der Druckdifferenz ändert. Nach
den Fig. 1 und 2 umschließt die Kapsel 10 ihren Innenraum vollständig, und wenn das Kapselinnere evakuiert
ist, ist die Kapazität zwischen den Anschlüssen 24 und 26 dem außerhalb der Kapsel herrschenden Druck proportional,
wobei der Fühler als Absolutdruckfühler arbeitet.
Der Fühler nach den Fig. 3 und 4 ist als Differenzdruckfühler geeignet. Ein Rohr 30 durchsetzt die Scheibe 12
und ist damit verschweißt zur Bildung eines monolithischen Aufbaus, so daß sich der Innenbereich des Rohrs 30 an
den Innenbereich der Kapsel 10 anschließt. Dabei kann mit dem Rohr 30 ein Druckbehälter verbunden sein, damit
im Kapselinneren ein erwünschter Druck unterhalten werden kann. Infolgedessen ändert sich der Zwischenraum
18 als eine Funktion der Druckdifferenz außerhalb und innerhalb der Kapsel, wobei die Kapsel als Differenzdruck-Meßumformer
wirkt. Im übrigen entspricht die Arbeitsweise dieses Ausführungsbeispiels derjenigen
des Ausführungsbeispiels nach den Fig. 1 und 2.
Fig. 5 ist ein Querschnitt durch eine andere Ausführungsform des Fühlers nach den Fig. 3 und 4, wobei das Rohr
30 mit den Scheiben 12 und 14 längs des Kapselrands anstatt durch die Scheibe 12 verschmolzen ist. Dieser
Fühler ist für Fehler, die aufgrund einer Beschleunigung der Kapsel hervorgerufen werden können, weniger empfind-
709841/0625
lieh als der Fühler nach den Fig. 3 und 4.
Fig. 6 ist ein Querschnitt durch eine andere Ausführungsform des Fühlers nach den Fig. 1 und 2. Dabei sind zwei
zusätzliche leitende Schichten 36 und 38 auf Abschnitten
der Außenflächen der Kapsel 10 gegenüber den Schichten 32 und 34 angeordnet. Die Schichten 36 und 38 können
geerdet sein, um die Auswirkungen von Rand- bzw. Streufeldern zu verringern.
Fig. 7 ist ein Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform des Fühlers nach den Fig, 1 und 2. Die Kapsel
weist hohle Fortsätze 40 und 42 auf, die mit den Scheiben 12 und 14 verschmolzen sind und sich von diesen
nach außen erstrecken. Die Seitenwände der Fortsätze 40 und 42 sind im Vergleich mit der Dicke der Scheiben
12 und 14 relativ dünn, und die Schichten 20 und 32 erstrecken sich fortlaufend von den Oberflächen der
Scheibe 12 bis über die entsprechenden inneren und äußeren Seitenwände des Fortsatzes 40. Infolgedessen
ist die für die überlappenden Abschnitte der Schichten 20 und 32 charakteristische Kapazität relativ groß im
Vergleich mit der entsprechenden Kapazität des Fühlers nach den Fig. 5 und 6 aufgrund der geringeren wirksamen
Trennung zwischen den Kondensatorplatten. Die Schichten 22 und 34 verlaufen gleichermaßen fortlaufend
zu den Seitenwänden des relativ dünnwandigen Fortsatzes 42, so daß sich ein gleichermaßen erhöhter kapazitiver
109841/0625
- 44 -
Kopplungskoeffizient zum Anschluß 26 ergibt. Diese Ausführungsform ist besonders wirksam, wenn der die
Kapsel beaufschlagende Außendruck den Kapselinnendruck übersteigt. Bei anderen Ausführungsformen kann ein
Fortsatz 40 dazu genutzt werden, die Druckluftverbindung mit einer Bezugsdruckquelle zum Beaufschlagen des Kapselinneren mit einem Bezugsdruck herzustellen.
Bei dem Fühler nach Fig. 8 ist jede Scheibe 12 und 14 der Kapsel 10 von einem Kanal durchsetzt. Die leitenden
Schichten 20 und 22 verlaufen ununterbrochen von den jeweiligen Oberflächen 12a und 14a längs den Innenflächen
der entsprechenden Kanäle und zu einem Abschnitt der Außenfläche der jeweiligen Scheiben 12 und 14. Die
leitenden Schichten können thermisch niedergeschlagene Platinschichten sein.
Die Anschlüsse 24 und 26 sind unmittelbar mit Abschnitten der Schichten 20 bzw. 22 außerhalb der Kapsel 10 ζ. B.
durch Metallverschmelzung verbunden.
Elektrisch leitende Abdeckungen 52 und 54 sind mit den entsprechenden Abschnitten der Schichten 20 und 22, die
außerhalb der Kapsel 10 liegen, verbunden und bilden einen gasdichten Abschluß zum Innenbereich der Kapsel.
Die Abdeckungen 52 und 54 können als verschmolzene Metallstöpsel ausgebildet sein, oder sie können gesonderte,
an den Fortsätzen der leitenden Schichten befestigte leitende oder dielektrische Platten sein.
109841/0625
Bei dem Fühler nach Fig. 9, der demjenigen nach Fig. 8 gleicht, bildet eine Abdeckung die Druckluftverbindung
für das Kapselinnere zu der Bezugsdruckquelle, so daß ein Differenzdruckfühler gebildet ist. In diesem Fall
ist die Abdeckung als Rohr 56 ausgebildet, das mit dem Abschnitt der Schicht 22 oder 20, der sich in der entsprechenden
Scheibe durch den Kanal erstreckt, verbunden ist. Bei dem Fühler nach Fig. 8 sind die Kanäle in den
Scheiben 12 und 14 nahe den Stellen geringster Beanspruchung, d. h. an Belastungsumkehrpunkten zwischen
Bereichen von Kompressionsbeanspruchung und Bereichen von Zugbeanspruchung, angeordnet.
^00841/0625
Leerseite
Claims (7)
1.^Kapazitiver Druckfühler,
gekennzeichnet durch
zwei dielektrische Scheiben (12, 14) rnit je wenigstens
einer im wesentlichen ebenen .Fläche, die von einer vorbestimmten Umfangskrümmung begrenzt sind, v/obei die Scheiben (12, 14) an ihren Außenrändern verschmolzen sind, eine
hohle monolithische Kapsel mit im wesentlichen ebenen
gegenüberliegenden Innenflächen (12a, 14a) bilden, nahe
ihrem Rand durch einen gleichmäßigen vorbestimmten Zwischenraum (16) und im übrigen durch einen Zwischenraum (18) in Abhängigkeit von dem Unterschied zwischen dem Kapselaußendruck und dem Kapselinnendruck voneinander getrennt sind und wobei die Kapsel (10) auf gegenüberliegenden Abschnitten der entgegengesetzten Innenflächen (12a, Ha) innere leitende Schichten (20, 22) aufweist, und
eine Kopplungsvorrichtung zum elektrischen Verbinden der inneren Schichten (20, 22) mit am Kapseläußeren angeordneten leitenden Anschlüssen (24, 26),
gekennzeichnet durch
zwei dielektrische Scheiben (12, 14) rnit je wenigstens
einer im wesentlichen ebenen .Fläche, die von einer vorbestimmten Umfangskrümmung begrenzt sind, v/obei die Scheiben (12, 14) an ihren Außenrändern verschmolzen sind, eine
hohle monolithische Kapsel mit im wesentlichen ebenen
gegenüberliegenden Innenflächen (12a, 14a) bilden, nahe
ihrem Rand durch einen gleichmäßigen vorbestimmten Zwischenraum (16) und im übrigen durch einen Zwischenraum (18) in Abhängigkeit von dem Unterschied zwischen dem Kapselaußendruck und dem Kapselinnendruck voneinander getrennt sind und wobei die Kapsel (10) auf gegenüberliegenden Abschnitten der entgegengesetzten Innenflächen (12a, Ha) innere leitende Schichten (20, 22) aufweist, und
eine Kopplungsvorrichtung zum elektrischen Verbinden der inneren Schichten (20, 22) mit am Kapseläußeren angeordneten leitenden Anschlüssen (24, 26),
wobei jede Scheibe (12, 14) der Kapsel (10) von einem Kanal durchsetzt ist,
die inneren leitenden Schichten (20, 22) sich fortlaufend von ihren gegenüberliegenden Innenflächen (12a, 14a) zur
Innenseite des Kanals und zu einem Abschnitt der Außenfläche der Kapsel (10) erstrecken und mit jeweils einem der Anschlüsse
(24, 26) guten elektrischen Kontakt bilden, und die Kapsel (10) eine wenigstens über einem der Kanäle
liegende Abdeckung (52, 54; 52, 56) aufweist, die an der
liegende Abdeckung (52, 54; 52, 56) aufweist, die an der
7 Π [) Π /♦ 1 / Π G 2 5
ORIGINAL INSPECTED
Kapselaußenfläche befestigt ist und eine gasundurchlässige Abdichtung zwischen dem Kapseläußeren und dem Kapselinneren
herstellt.
2. Druckfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Abdeckung (52, 54) versclunolzenes Metall ist.
3. Druckfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (52, 54) ein dielektrisches Glied ist.
4. Druckfühler nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Druckluftverbindung zum Verbinden eines Bezugsdrucks mit
dem Kapselinneren.
5. Druckfühler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluftverbindung ein über einem Kanal liegendes Rohr
(56) ist, das auf der Kapselaußenfläche befestigt ist und eine gasundurchlässige Abdichtung zwischen dem Kapseläußeren
und dem Rohrinneren bildet, wobei der Rohrinnenbereich an den Kapselinnenbereich angrenzt.
6. Druckfühler nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle im wesentlichen an Belastungsumkehrstellen
der Scheiben (12, 14) liegen.
•7 09841/0625
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US05/671,612 US4084438A (en) | 1976-03-29 | 1976-03-29 | Capacitive pressure sensing device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2709834A1 true DE2709834A1 (de) | 1977-10-13 |
Family
ID=24695219
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19772709834 Ceased DE2709834A1 (de) | 1976-03-29 | 1977-03-07 | Kapazitiver druckfuehler |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4084438A (de) |
JP (1) | JPS52126272A (de) |
DE (1) | DE2709834A1 (de) |
FR (1) | FR2346704A1 (de) |
GB (1) | GB1551514A (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102005008959B4 (de) * | 2005-02-28 | 2012-08-30 | Heinz Plöchinger | Drucksensoren und Kombinations-Drucksensoren und deren Verwendung |
Families Citing this family (67)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4160600A (en) * | 1976-09-23 | 1979-07-10 | Smiths Industries Limited | Pressure-responsive apparatus |
US4238662A (en) * | 1978-10-02 | 1980-12-09 | The Bendix Corporation | Pressure-sensing capacitor and method of trimming same |
US4238661A (en) * | 1978-10-02 | 1980-12-09 | The Bendix Corporation | Pressure-sensing capacitor and method of trimming same |
US4295376A (en) * | 1978-12-01 | 1981-10-20 | Besco Industries, Inc. | Force responsive transducer |
US4288835A (en) * | 1979-04-16 | 1981-09-08 | The Bendix Corporation | Pressure sensor |
CA1154502A (en) * | 1979-09-04 | 1983-09-27 | Joseph W. Crow | Semiconductor variable capacitance pressure transducer |
US4277814A (en) * | 1979-09-04 | 1981-07-07 | Ford Motor Company | Semiconductor variable capacitance pressure transducer assembly |
US4262532A (en) * | 1979-09-13 | 1981-04-21 | General Electric Company | Pressure and temperature sensor |
DE3015356A1 (de) * | 1980-04-22 | 1981-10-29 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Freitragende schichten sowie verfahren zur herstellung freitragender schichten, insbesondere fuer sensoren fuer brennkraftmaschinen |
US4358814A (en) * | 1980-10-27 | 1982-11-09 | Setra Systems, Inc. | Capacitive pressure sensor |
US4389895A (en) * | 1981-07-27 | 1983-06-28 | Rosemount Inc. | Capacitance pressure sensor |
US4445383A (en) * | 1982-06-18 | 1984-05-01 | General Signal Corporation | Multiple range capacitive pressure transducer |
FI74350C (fi) * | 1984-02-21 | 1988-01-11 | Vaisala Oy | Kapacitiv absoluttryckgivare. |
JPS60233863A (ja) * | 1984-05-04 | 1985-11-20 | Fuji Electric Co Ltd | 静電容量式圧力センサ |
US4578735A (en) * | 1984-10-12 | 1986-03-25 | Knecht Thomas A | Pressure sensing cell using brittle diaphragm |
US4603371A (en) * | 1984-10-12 | 1986-07-29 | Rosemount Inc. | Capacitive sensing cell made of brittle material |
NL8500139A (nl) * | 1985-01-21 | 1986-08-18 | Advanced Micro Electronic | Capacitief weegtoestel. |
US4617606A (en) * | 1985-01-31 | 1986-10-14 | Motorola, Inc. | Capacitive pressure transducer |
US4730496A (en) * | 1986-06-23 | 1988-03-15 | Rosemount Inc. | Capacitance pressure sensor |
US4785669A (en) * | 1987-05-18 | 1988-11-22 | Mks Instruments, Inc. | Absolute capacitance manometers |
US5062302A (en) * | 1988-04-29 | 1991-11-05 | Schlumberger Industries, Inc. | Laminated semiconductor sensor with overpressure protection |
FR2638524B1 (fr) * | 1988-10-27 | 1994-10-28 | Schlumberger Prospection | Capteur de pression utilisable dans les puits de petrole |
US5150275A (en) * | 1991-07-01 | 1992-09-22 | Setra Systems, Inc. | Capacitive pressure sensor |
JP2896725B2 (ja) * | 1991-12-26 | 1999-05-31 | 株式会社山武 | 静電容量式圧力センサ |
US5442962A (en) * | 1993-08-20 | 1995-08-22 | Setra Systems, Inc. | Capacitive pressure sensor having a pedestal supported electrode |
US5637802A (en) * | 1995-02-28 | 1997-06-10 | Rosemount Inc. | Capacitive pressure sensor for a pressure transmitted where electric field emanates substantially from back sides of plates |
US6484585B1 (en) | 1995-02-28 | 2002-11-26 | Rosemount Inc. | Pressure sensor for a pressure transmitter |
US5665899A (en) * | 1996-02-23 | 1997-09-09 | Rosemount Inc. | Pressure sensor diagnostics in a process transmitter |
US5763787A (en) * | 1996-09-05 | 1998-06-09 | Rosemont Inc. | Carrier assembly for fluid sensor |
US5808205A (en) * | 1997-04-01 | 1998-09-15 | Rosemount Inc. | Eccentric capacitive pressure sensor |
US5911162A (en) * | 1997-06-20 | 1999-06-08 | Mks Instruments, Inc. | Capacitive pressure transducer with improved electrode support |
US5965821A (en) * | 1997-07-03 | 1999-10-12 | Mks Instruments, Inc. | Pressure sensor |
US20040099061A1 (en) * | 1997-12-22 | 2004-05-27 | Mks Instruments | Pressure sensor for detecting small pressure differences and low pressures |
US6568274B1 (en) * | 1998-02-04 | 2003-05-27 | Mks Instruments, Inc. | Capacitive based pressure sensor design |
US6029525A (en) * | 1998-02-04 | 2000-02-29 | Mks Instruments, Inc. | Capacitive based pressure sensor design |
US6508129B1 (en) | 2000-01-06 | 2003-01-21 | Rosemount Inc. | Pressure sensor capsule with improved isolation |
US6561038B2 (en) | 2000-01-06 | 2003-05-13 | Rosemount Inc. | Sensor with fluid isolation barrier |
US6505516B1 (en) | 2000-01-06 | 2003-01-14 | Rosemount Inc. | Capacitive pressure sensing with moving dielectric |
DE60108217T2 (de) | 2000-01-06 | 2005-12-29 | Rosemount Inc., Eden Prairie | Kornwachstumsverfahren zur herstellung einer elektrischen verbindung für mikroelektromechanische systeme (mems) |
US6520020B1 (en) | 2000-01-06 | 2003-02-18 | Rosemount Inc. | Method and apparatus for a direct bonded isolated pressure sensor |
US6772640B1 (en) | 2000-10-10 | 2004-08-10 | Mks Instruments, Inc. | Multi-temperature heater for use with pressure transducers |
FR2818676B1 (fr) * | 2000-12-27 | 2003-03-07 | Freyssinet Int Stup | Procede de demontage d'un cable de precontrainte et dispositif pour la mise en oeuvre |
US6848316B2 (en) * | 2002-05-08 | 2005-02-01 | Rosemount Inc. | Pressure sensor assembly |
US6768958B2 (en) * | 2002-11-26 | 2004-07-27 | Lsi Logic Corporation | Automatic calibration of a masking process simulator |
US7570065B2 (en) * | 2006-03-01 | 2009-08-04 | Loadstar Sensors Inc | Cylindrical capacitive force sensing device and method |
US7353713B2 (en) | 2003-04-09 | 2008-04-08 | Loadstar Sensors, Inc. | Flexible apparatus and method to enhance capacitive force sensing |
US6993973B2 (en) * | 2003-05-16 | 2006-02-07 | Mks Instruments, Inc. | Contaminant deposition control baffle for a capacitive pressure transducer |
US7737321B2 (en) * | 2003-09-23 | 2010-06-15 | Elliott Nyle S | colostomy alert device and method |
WO2006039236A2 (en) * | 2004-09-29 | 2006-04-13 | Loadstar Sensors, Inc. | Gap-change sensing through capacitive techniques |
US7201057B2 (en) * | 2004-09-30 | 2007-04-10 | Mks Instruments, Inc. | High-temperature reduced size manometer |
US7137301B2 (en) * | 2004-10-07 | 2006-11-21 | Mks Instruments, Inc. | Method and apparatus for forming a reference pressure within a chamber of a capacitance sensor |
US7141447B2 (en) * | 2004-10-07 | 2006-11-28 | Mks Instruments, Inc. | Method of forming a seal between a housing and a diaphragm of a capacitance sensor |
US7089798B2 (en) * | 2004-10-18 | 2006-08-15 | Silverbrook Research Pty Ltd | Pressure sensor with thin membrane |
US7240560B2 (en) * | 2004-10-18 | 2007-07-10 | Silverbrook Research Pty Ltd | Pressure sensor with remote power source |
US7234357B2 (en) * | 2004-10-18 | 2007-06-26 | Silverbrook Research Pty Ltd | Wafer bonded pressure sensor |
US7159467B2 (en) * | 2004-10-18 | 2007-01-09 | Silverbrook Research Pty Ltd | Pressure sensor with conductive ceramic membrane |
US7194901B2 (en) * | 2004-10-18 | 2007-03-27 | Silverbrook Research Pty Ltd | Pressure sensor with apertured membrane guard |
US7143652B2 (en) * | 2004-10-18 | 2006-12-05 | Silverbrook Research Pty Ltd | Pressure sensor for high acceleration environment |
US7204150B2 (en) * | 2005-01-14 | 2007-04-17 | Mks Instruments, Inc. | Turbo sump for use with capacitive pressure sensor |
US20060267321A1 (en) * | 2005-05-27 | 2006-11-30 | Loadstar Sensors, Inc. | On-board vehicle seat capacitive force sensing device and method |
US7343814B2 (en) * | 2006-04-03 | 2008-03-18 | Loadstar Sensors, Inc. | Multi-zone capacitive force sensing device and methods |
US20090015269A1 (en) * | 2007-07-13 | 2009-01-15 | Pinto Gino A | Stray Capacitance Compensation for a Capacitive Sensor |
US9016133B2 (en) * | 2011-01-05 | 2015-04-28 | Nxp, B.V. | Pressure sensor with pressure-actuated switch |
USRE49069E1 (en) | 2012-12-12 | 2022-05-10 | Johnson Controls Technology Company | Side viewable lighted bezel for a display device |
US11277893B2 (en) | 2015-10-28 | 2022-03-15 | Johnson Controls Technology Company | Thermostat with area light system and occupancy sensor |
US10655881B2 (en) | 2015-10-28 | 2020-05-19 | Johnson Controls Technology Company | Thermostat with halo light system and emergency directions |
US11107390B2 (en) | 2018-12-21 | 2021-08-31 | Johnson Controls Technology Company | Display device with halo |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1559063A (en) * | 1923-09-10 | 1925-10-27 | American Res And Dev Company | Pressure-responsive device |
US2649579A (en) * | 1950-02-01 | 1953-08-18 | Standard Oil Dev Co | Detector for seismic exploration |
US3040582A (en) * | 1958-11-26 | 1962-06-26 | Bendix Corp | Motion transmission mechanisms |
US3356963A (en) * | 1966-06-23 | 1967-12-05 | Willard E Buck | Fused quartz motion sensitive transducer |
US3405559A (en) * | 1966-11-07 | 1968-10-15 | United Aircraft Corp | Pressure transducer |
US3750476A (en) * | 1967-09-25 | 1973-08-07 | Bissett Berman Corp | Pressure transducer |
US3643510A (en) * | 1969-12-17 | 1972-02-22 | Liquidonics Inc | Fluid displacement pressure gauges |
US3645137A (en) * | 1970-04-16 | 1972-02-29 | Bendix Corp | Quartz pressure sensor |
DE2021479A1 (de) * | 1970-05-02 | 1971-11-11 | Kleinwaechter Hans | Druckmessgeraet zur Messung von Drucken in Gasen und Fluessigkeiten |
US3715638A (en) * | 1971-05-10 | 1973-02-06 | Bendix Corp | Temperature compensator for capacitive pressure transducers |
US3858097A (en) * | 1973-12-26 | 1974-12-31 | Bendix Corp | Pressure-sensing capacitor |
-
1976
- 1976-03-29 US US05/671,612 patent/US4084438A/en not_active Expired - Lifetime
-
1977
- 1977-03-07 DE DE19772709834 patent/DE2709834A1/de not_active Ceased
- 1977-03-18 GB GB11538/77A patent/GB1551514A/en not_active Expired
- 1977-03-28 JP JP3341777A patent/JPS52126272A/ja active Pending
- 1977-03-28 FR FR7709210A patent/FR2346704A1/fr active Granted
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102005008959B4 (de) * | 2005-02-28 | 2012-08-30 | Heinz Plöchinger | Drucksensoren und Kombinations-Drucksensoren und deren Verwendung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US4084438A (en) | 1978-04-18 |
FR2346704B1 (de) | 1982-04-09 |
JPS52126272A (en) | 1977-10-22 |
GB1551514A (en) | 1979-08-30 |
FR2346704A1 (fr) | 1977-10-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2709834A1 (de) | Kapazitiver druckfuehler | |
DE3814109C2 (de) | Kondensatoranordnung zur Verwendung in Druckfühlern | |
DE3883067T2 (de) | Kapazitives Manometer zur Absolutdruckmessung. | |
DE2820478C2 (de) | ||
DE69111337T2 (de) | Druckmassfühler. | |
DE60031869T2 (de) | Kapazitiver druckwandler | |
DE4419138B4 (de) | Hochtemperaturdrucksensor | |
DE2459612C2 (de) | Kapazitiver Druckwandler | |
DE2052515C3 (de) | Kapazitiver Druckfühler | |
EP0759547B1 (de) | Drucksensor | |
EP0757237A2 (de) | Druckaufnehmer | |
DE2709945A1 (de) | Kapazitiver druckwandler und verfahren zu dessen herstellung | |
DE1648764B2 (de) | Kapazitiver druckwandler | |
DE102008033337A1 (de) | Druckmittler und Druckmessgerät mit einem solchen Druckmittler | |
WO2004013593A1 (de) | Kapazitiver drucksensor | |
DE102016124775A1 (de) | Druckmessaufnehmer mit hydraulischem Druckmittler | |
DE3814110A1 (de) | Kapazitiver druckgeber | |
DE3436440A1 (de) | Halbleiter-messeinrichtung | |
DE102015216624A1 (de) | Drucksensoranordnung sowie Messumformer zur Prozessinstrumentierung mit einer derartigen Drucksensoranordnung | |
EP0373536A2 (de) | Überlastfester kapazitiver Drucksensor | |
EP1275951B1 (de) | Drucksensor und Verfahren zu dessen Betriebsüberwachung | |
EP0548043B1 (de) | Drucksensor | |
DE4207949C1 (en) | Capacitative differential pressure sensor of glass-silicon@ type - has second pressure supply channel communicating with first but offset in covering plate | |
DE102014106704A1 (de) | Drucksensor | |
DE3421149C2 (de) | Druckaufnehmer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8131 | Rejection |