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Elektrischer Widerstand mit mindestens einer auf einem
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Trager aufgebrachten Widerstands schicht und Verfahren zur Herstellung
eines elektrischen Widerstandes Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem
elektrischen Widerstand nach der Gattung des Anspruches 1. Es ist schon ein elektrischer
Widerstand und ein Verfahren zur Herstellung des elektrischen Widerstandes bekannt,
bei dem jedoch die Länge und Breite von Träger, Widerstandsschicht und Schutzschicht
zumindest in Teilbereichen übereinstimmen, so daß beim Auftreten von korrosiven
Medien die Gefahr besteht, daß die Widerstands schicht angegriffen wird und sich
der elektrische Widerstand. der Widerstandsschicht in unerwünschter Weise verändert.
Insbesondere bei der Verwendung des elektrischen Widerstandes bei Meßsonden können
auf diese Weise Meßfehler entstehen.
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Vorteile der Erfindung Der erfindungsgemäße elektrische Widerstand
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 hat demgegenüber den Vorteil,
daß auf jeden Fall ein direkter Kontakt zwichen der Wid-rsturldsschichl- und einem
korrosiven Medium
vermieden wird, also eine unerwünschte Widerstandsänderung
infolge Korrosion nicht auftritt. Durch die in den Ansprüchen 2 und 3 aufgeführten
Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1
angegebenen elektrischen Widerstandes möglich.
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Die erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines elektrischen
Widerstandes nach den Ansprüchen 4~und 5 haben den Vorteil, daß die Herstellung
eines nach den Ansprüchen 1 bis 3 ausgebildeten elektrischen Widerstandes automatisiert
und dadurch sehr kostengünstig und genau erfolgen kann.
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Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es
zeigen Figur 1 einen elektrischen Widerstand in einem Strömungsquerschnitt, Figur
2 eine Grundplatte zur Herstellung einzelner elektrischer Widerstände, Figur 3 eine
Prinzipschaltung mit einem elektrischen Widerstand zur Messung einer strömenden
Mediummasse.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele In Figur 1 ist ein Strömungs(uerschnitt
1 dargestellt, durch den in Richtung des Pfeiles :? ein Medium strömt. Mit 20 ist
ein elektrischer Widerstand in seiner Gesamtheit bezeichnet, der wie zu Figur 3
näher beschrieben wird, beispielsweise als temperaturabhängiger Widerstand in einer
Brückenschaltung zur Ermittlung der strömenden Mediummasse dienen kann. Der elektrische
Widerstand 20 umfaßt einen Träger 17, d-r vorteilhafter Weise aus eLektrisch licht
leitendem
Material ausgebildet ist, beispielsweise Glas, Keramik, Kunststoffolie oder ähnlichem.
Einerseits ist auf den Träger eine Widerstands schicht 3 und andererseits eine Widerstandsschicht
4 nach einem bekannten Verfahren aufgebracht. Die Widerstandsschichten 3, 4 sind
in ihrer Länge und Breite kürzer ausgebildet, als der Träger 17 in seiner Länge
und Breite. In dem Träger 17 kann eine Durchgangsöffnung 21 vorgesehen sein, durch
die eine elektrische Verwindung 22 verläuft, die den elektrischen Kontakt der Widerstandsschichten
3 und 4 herstellt, ohne daß es an dem elektrischen Widerstand 20 zu einer unerwünschten
Strömungsbeeinflussung kommt. Die Widerstandsschichten 3, 4 können auch al ein Gesamtwiderstand
elektrisch miteinander gekoppelt rifin. I)abei überragt der Träger 17 um ca. 0,1
bis 0,3 mm die Widerstandsschichten 3, 4. Auf die Widerstandsschichten 3, 4 ist
eine dielektrische, korrosionsbeständige Schutzschicht 18 aufgebracht, die in Länge
und Breite dem Träger entspricht, also um ca. 0,1 bis 0,3 mm über die Widerstandsschicht
3, 4 hinausgeht und dort in direkter Berührung mit dem Träger 17 steht. Durch diesen
Überstand der Schutzschicht 18 über die elektrischen Widerstandsschichten ., l llinuus
wird verhindert, daß ein eventuell korrosives Medium die Widerstandsschicht 3, 4
angreift und zu einer unerwünschten Änderung des elektrischen Widerstandes führt.
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Die Schutzschicht 18 sollte möglichst nicht dicker als 4 /um, vorzugsweise
0,5 rm sein, damit der Wärmeübergang zwischen dem Medium und der Widerstandsschicht
3, 4 möglichst wenig behindert wird und, wie bei Figur 3 beschrieben, Temperaturänderungen
schnell erfaßt werden können.
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Die Schutzschicht 18 besteht vorzugsweise aus organischer Substanz,
insbesondere siliziumorganischer Substanz, die durch 3tra1ilung-Polymerisation aus
der Dampfphase allseitig abgeschieden wird. Als Ausgangsmonomere für eine
derartige
Polymerisation können insbesondere Hexamethyldisiloxan oder Hexafluorpropylen dienen.
Derartige Ausgangsstoffe für die Erzeugung einer Schutzschicht durch Polymerisation
sind bereits bekannt, beispielsweise durch die DE-OS 2 263 480, DE-AS 2 537 los16
und DE-OS 2 625 448. Bekannt sind durch diese Veröffentlichungen ebenfalls Verfahren
zur Abscheidung einer Schicht durch Polymerisation aus der Dampfphase mit Hilfe
von Energie aus einer elektrischen Gasentladung.
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Anhand der Figur 2 soll die H>rstellung eines erfindungsgemäßen
elektrischen Widerstandes 20 beschrieben werden.
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In Figur 2 ist mit 25 eine Grundplatte bezeichnet, die aus dem bereits
oben genannten Trägermaterial besteht.
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Die Grundplatte 25 kann mit einer Anzahl von Durchgangsöffnungen 21
versehen sein, die zueinander einen derartigen Abstand haben, daß sie jeweils einem
zu fertigenden elektrischen Widerstands 20 zugeordnet sind. Die Grundplatte wird
nach einem bekannten. Verfahren mit einer durchgehenden Widerstandsschicht 3 auf
einer Seite, vorzugsweise auch mit einer weiteren Widerstands schicht 4 auf der
Rückseite versehen. Danach wird mittels eines bekannten Ätzverfahrens Material der
Widerstandsschichten 3, 4 bis zur Grundplatte 25 derart abgetragen, daß sich gitterförmig
Trennfugen 26 ergeben, durch die die einzelnen Widerstandsschichten voneinander
getrennt sind. Die Trennfugen 26 haben eine Breite von etws 0,2 bis 0,6 mm und werden
ebenfalls bei den Widerstand. schichten zum Umfang der Grundplatte 25 hin vorgeseher.
In einem weiteren Arbeitsgang wird nun die Grundplatte in Richtung des Verlaufes
der Trennfugen 26, etwa in deren Mitte mittels Laserstrahl in bekannter Weise auf
einer Seite der Grundplatte 25 geritzt, so daß sich Ritzungen 27 ergeben. Danach
wird die
Schutzschicht 18, die Widerstandsschichten 3, 4 und die
Trennfugen 26 überdeckend aufgebracht. Durch Brechen entlang der Ritzungen 27 mit
einem geeigneten Werkzeug ergeben sich die einzelnen elektrischen Widerstände 20,
deren Träger 17 und Schutzschichten 18 eine Länge a und eine Breite b aufweisen,
während die Widerstandsschichten 3, 4 eine kürzere Länge a' und eine kürzere Breite
b' haben.
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In der Figur 3 ist mit 1 ein Strömungsquerschnitt, beispielsweise
ein Ansaugrohr einer im übrigen nicht dargestellten Brennkraftmaschine gezeigt,
in welches in Richtung der Pfeile 2 die von der Brennkraftmaschine angesaugte Luft
strömt. In dem Strömungsquerschnitt 1 befindet sich die elektrische Widerstandsschicht
3, z.B. als Heißschichtwiderstand ausgebildet, die von der Ausgangsgröße eines Reglers
durchflossen wird und gleichzeitig die Eingangsgröße für den Regler liefert. Die
Temperatur des temperaturabhängigen Widerstandes 3 wird von dem Regler auf einen
festen Wert, der über der mittleren Lufttemperatur liegt, eingeregelt. Nimmt nun
die Strömungsgeschwindigkeit, d.h. die pro Zeiteinheit angesaugte -Luftmasse zu,
so kühlt sich der temperaturabhängige Widerstand 3 stärker ab. Diese Abkühlung wird
an den Eingang des Reglers zurückgemeldet, so daß dieser seine Ausgangsgröße so
erhöht, daß sich wiederum der festgelegte Temperaturwert an dem temperaturabhängigen
Widerstand 3 einstellt. Die Ausgangsgröße des Reglers regelt die Temperatur des
temperaturabhängigen Widerstandes 3 bei Änderungen der angesaugten Luftmasse jeweils
auf den vorbestimmten Wert ein und stellt gleichzeitig ein Maß für die angesaugte
Luftmasse dar, das als Meßgröße einem Zumeßkreis zur Anpassung der erforderlichen
Kraftstoffmenge an die pro Zeiteinheit angesaugte Luftmasse zugeführt wird.
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Der temperaturabhängige Widerstand 3 bildet mit einem Widerstand 4,
der wie in Figur 1 dargestellt ist auch als Schichtwiderstand auf einem gemeinsamen
Träger mit der Widerstands schicht 3 angeordnet sein kann, zusammen einen ersten
Brckenzweig, dem ein aus den beiden festen Widerständen 5 und 6 aufgebauter ::weiter
Brückenzweig parallel geschaltet ist. Zwischen den Widerständen 3 und 4 befindet
sich der Abgriffspunkt 7 und zwischen den Widerständen 5 und 6 der Abgriffspunkt
8. Die beiden Brückenzweige sind in den Punkten 9 und 10 parallel geschaltet. Die
zwischen den Punkten 7 und 8 auftretende Diagonalspannung der Brücke ist dem Eingang
eines Verstärkers 11 zugeleitet, an dessen Ausgangsklemmen die Punkte 9 und 10 angeschlossen
sind, so daß seine Ausgangsgröße die Brücke mit Betriebsspannung bzw. mit Betriebsstrom
versorgt. Die im tolgenden als Stellgröße U bezeichnete Ausgangsgröße ist 5 wischen
den Klemmen 12 und 13 abnehmbar, wie in der Figur angedeutet. Die Stellgröße US
steuert die Zumessung des für die angesaugte Luft erforderlichen Kraftstoffes in
einem nicht dargestellten Kraftstoffzumeßkreis der Brennkraftmaschine. Der temperaturabhängige
Widerstand 3 wird durch den ihn durchfließenden Strom aufgeheizt, bis zu einem Wert,
bei dem die Eingangsspannung des Verstärkers 11, die 3rückendiagonalspannung, Null
wird oder einen vorgegebenen Wert annimmt. Aus dem Ausgang des Verstärkers fließt
dabei ein bestimmter Strom in die Brückenschaltung. Verändert sich infolge von Massenänderung
der angesaugten Luft die Temperatur des temperaturabhängigen Widerstandes 3, so
ändert sich die Spannung an der Brückendiagonale und der Verstärker 11 regelt die
Brückenspeisespannung bzw. den Brückenstrom auf einen Wert, für den die Brücke wieder
abgeglichen oder in vorgegebener Weise verstimmt ist. Die Ausgangsgröße des Verstärkers
11, die Steuerspannung US,
stellt ebenso wie der Strom im temperaturabhängigen
Widerstand 3 ein Maß für die angesaugte Luftmasse dar.
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Zur Kompensation des Einflusses der Temperatur der Ansaugluft auf
das Meßergebnis kann es zweckmäßig sein, einen von der Ansaugluft umströmten zweiten
Widerstand 14 in den zweiten Brückenzweig zu schalten. Dabei ist die Größe der Widerstände
5, 6 und 14, die ebenfalls als Schichtwiderstände ausgebildet sein können, so zu
wählen, daß die Verlustleistung des temperaturabhängigen Widerstandes 14, die durch
den ihn durchfließenden Zweigstrom erzeugt wird, so gering ist, daß sich die Temperatur
dieses Widerstandes 14 praktisch nicht mit den Änderungen der Brückenspannung verändert,
sondern stets der Temperatur der vorbeiströmenden Ansaugluft entspricht.