DE3328210A1 - Kapazitiver sensor - Google Patents

Kapazitiver sensor

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Holger Dipl.-Ing. Kröner (FH), 7860 Schopfheim
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    • G01F23/268—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields by measuring variations in capacitance of capacitors mounting arrangements of probes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/24—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance
    • G01D5/2405—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance by varying dielectric

Description

PRINZ, BUNKE;■& PARTNER:
Patentanwälte · European Patent Attorneys
München Stuttgart 3328210
4. August 1983
Endress u. Hauser GmbH u. Co.
Hauptstraße 1
7867 Maulburg
Unser Zeichen: E 1142
Kapazitiver Sensor
Die Erfindung betrifft einen kapazitiven Sensor mit einem rohrförmigen/ stirnseitig geschlossenen Kunststoffgehäuse, einer im Inneren des Gehäuses an dessen Stirnseite angeordneten Sensorelektrode, sowie mit wenigstens einer rohrförmigen Schirmelektrode, wobei die Elektroden im Innern des Gehäuses so angeordnet sind, daß sie sich in geringem Abstand aneinander anschließen, und mit einer im Innern des Gehäuses angeordneten elektronischen Schaltung, die einerseits mit den Elektroden und andererseits mit einem an der Rückseite aus dem Gehäuse herausgeführten Kabel verbunden ist.
Kapazitive Sensoren dieser Art werden beispielsweise auf dem Gebiet der Füllstandsmeßtechnik verwendet, insbesondere als Grenzschalter zur Feststellung des Erreichens eines vorbestimmten Füllstands.
Lei/bl
332S210
Bei den zum Stand der Technik gehörenden kapazitiven Sensoren dieser Art ist das Kunststoffgehäuse ein einstückiges, am vorderen Ende durch eine angeformte Stirnwand verschlossenes und am hinteren Ende offenes rohren förmiges Teil. Die Elektroden und die elektronische Schaltung werden in das Gehäuse durch das offene Hinterende eingeführt, das dann durch einen geeigneten Deckel verschlossen wird, durch den das Verbindungskabel herausgeführt wird. Diese kapazitiven Sensoren erfüllen nicht
,Q alle Anforderungen, die bei ihrer Verwendung auf bestimmten Gebieten gestellt werden. Insbesondere müssen kapazitive Sensoren, die in explosionsgefährdeten Bereichen verwendet werden, allseitige Stoßbeanspruchungen aushalten können, die auf den in den Behälter ragenden Teil des Sensors ausgeübt werden. Sie werden deshalb einer Stoßprüfung unterzogen, bei welcher axiale und radiale Stoßkräfte auf den Sensor ausgeübt werden. Diese Stoßkräfte müssen bei den bekannten Sensoren allein vom Kunststoffgehäuse aufgenommen werden, da die rohrför-
„n migen Elektroden axialen Beanspruchungen keinen wesentlichen Widerstand entgegensetzen, und auch auf Grund des Werkstoffs, aus dem sie bestehen, und der Dimensionierung nicht geeignet sind, radiale Stoßkräfte aufzunehmen.
?(- Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines kapazitiven Sensors der eingangs angegebenen Art, der eine erhöhte Festigkeit gegen axiale und radiale Stoßbeanspruchungen aufweist und daher für die Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen besonders geeignet ist.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst,
daß das Kunststoffgehäuse aus einem rohrförmigen Hauptteil und einer becherförmigen Kappe besteht, daß die Sensorelektrode ein stoßkräftestabiles Metallteil ist O5 und in der Kappe angeordnet ist, daß die Schirmelektrode ein stoßkräftestabiles Metallrohr ist und in dem rohrförmigen Hauptteil angeordnet ist, daß an der Innenseite des Hauptteils ein Anschlag angebracht ist, an dem das
hintere Ende der von vorn in das Hauptteil eingeführten Schirmelektrode abgestützt ist, und daß die becherförmige Kappe und das rohrförmige Hauptteil unter Einfügung eines isolierenden Abstandsteils zwischen den Elektroden zusammengefügt und dicht miteinander verbunden sind.
Bei dem kapazitiven Sensor nach der Erfindung sind die Elektroden unter Einfügung der Abstandsteile zwischen der Stirnwand der Kappe und dem an der Innenseite des
jQ Hauptteils angebrachten Anschlag eingespannt, so daß sie ein inneres Rohrgerüst bilden, das eine große Festigkeit gegen allseitige Stoßbeanspruchungen aufweist. Der kapazitive Sensor erfüllt daher die für die Anwendung in explosionsgefährdeten Bereichen gestellten Bedingungen.
je Die zweiteilige Ausbildung des Gehäuses ermöglicht eine einfache Montage des Sensors, denn wegen dem im Hauptteil angebrachten Anschlag wäre es nicht möglich, die Elektroden von hinten einzuführen.
2Q Die zweiteilige Ausbildung des Gehäuses ergibt noch weitere beträchtliche Vorteile. Insbesondere kann das gleiche Hauptteil mit verschiedenartigen Kappen verwendet werden, die zur Aufnahme verschiedenartiger Sensorelektroden unterschiedlich geformt sind. Auch können Kappen verwendet werden, die eine andere Farbe als das Hauptteil des Gehäuses haben, beispielsweise zur Kennzeichnung unterschiedlicher Sensortypen.
Die zwischen den Elektroden angeordneten isolierenden QQ Abstandsteile spielen hinsichtlich der Stoßbeanspruchungen ebenfalls eine wichtige Rolle. Da die aus Metall bestehenden Elektroden in axialer Richtung im wesentlichen unverformbar sind, übernehmen die Abstandsteile die axialen Verformungen. Insbesondere ist es möglich, wenigstens eines der Abstandsteile so auszubilden, daß es eine Knautschzone bildet, die unter einer stirnseitigen Stoßbelastung elastisch verformt wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Er-
· findung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen kapazitiven Sensor nach der Erfindung im zusammengebauten Zustand und
Fig. 2 einen Längsschnitt durch die beiden Gehäuseteile mit den darin angeordneten Bestandteilen vor dem Zusammenfügen.
Der in Fig. 1 dargestellte kapazitive Sensor hat ein an der Stirnseite verschlossenes rohrförmiges Kunststoffgehäuse 1Of das aus zwei Teilen besteht, nämlich einem rohrförmigen Hauptteil 11 und einer becherförmigen Kappe 12. Im Innern des Gehäuses 10 sind drei Elektroden angeordnet, nämlich eine Sensorelektrode 13, eine Schutzelektrode 14 und eine Schirmelektrode 15. Die Sensorelektrode 13 hat die Form eines flachen Topfes mit einem an der Innenseite der Stirnwand der Kappe 12 anliegenden ebenen Boden 13a und einem rechtwinklig dazu abgebogenen ümfangsrand 13b. Die Schutzelektrode 14 ist ein rohrförmiges Metallteil von verhältnismäßig kurzer Länge, das in geringem Abstand hinter der Sondenelektrode 13 im Innern der Kappe 12 angeordnet ist und an deren zylindrischen Innenflächen anliegt. Zwischen die Elektroden 13 und 14 ist eine isolierende Abstandsscheibe 16 eingefügt, welche die beiden Elektroden in dem gewünschten Abstand voneinander hält. Die Schirmelektrode 15 ist ein rohrförmiges Metallteil mit den gleichen Querschnittsabmessungen wie die Schutzelektrode 14, jedoch von wesentlich größerer Länge. Die Schirmelektrode 15 erstreckt sich über den größten Teil der Länge des rohrförmigen Hauptteils 11 des Gehäuses 10 und ragt noch geringfügig in die Kappe 12, wo sie in geringem Abstand von der Schutzelektrode 14 endet. Zwischen die Schutzelektrode
14 und die Schirmelektrode 15 ist ein Abstandsring 17 eingefügt. Die Elektroden 13/ 14 und 15 können alle aus dem gleichen Metall bestehen, vorzugsweise aus nichtrostendem oder verzinntem Stahl. Diese Metallteile sind so geformt und dimensioniert, daß sie gegen Stoßkräfte sehr stabil sind. Vorzugsweise sind die Elektroden 13 und 14 durch Abschnitte eines Stahlrohrs gebildet, das beispielsweise bei einem Durchmesser von 26 mm eine Wandstärke von 1,5 mm haben kann. Die Sensorelektrode 13 kann aus Stahlblech von der gleichen Dicke geformt sein.
Im Hauptteil 11 des Gehäuses ist eine Schaltungsplatte 20 angebracht, deren vorderer Endabschnitt in die Kappe 12 ragt und an der Abstandsscheibe 16 anliegt. Die Schaltungsplatte 20 trägt die Bestandteile der elektronischen Schaltung des kapazitiven Sensors, die im einzelnen nicht dargestellt sind. Die Schaltungsbestandteile sind durch eine auf der Schaltungsplatte 20 angebrachte, nicht dargestellte gedruckte Schaltung in der erforderliehen Weise miteinander verbunden. Verbindungsdrähte 21, 22 und 23 verbinden die Elektroden 13, 14-und 15 mit der gedruckten Schaltung auf der Schaltungsplatte 20.
Die Gehäuseteile 11 und 12 können aus dem gleichen Kunststoff bestehen, der entsprechend den erforderlichen mechanischen, chemischen und elektrischen Eigenschaften gewählt ist, oder auch aus verschiedenen Kunststoffen. Als besonders geeignet haben sich Polycarbonate erwiesen, beispielsweise für die becherförmige Kappe 12 der Polycarbonat-Kunststoff Makroion Typ 6030 und für das rohrförmige Hauptteil 11 der Polycarbonat-Kunststoff Orgalon Typ I 2700. Das Gehäuseteil 11 hat einen abgestuften Innendurchmesser, der vom vorderen Ende her über den größten Teil seiner Länge gleich dem Außendurchmesser der Schirmelektrode 15 ist, während der hintere Endabschnitt des Gehäuseteils 11 einen etwas kleineren Durchmesser hat, so daß eine ringförmige Schulter 24 besteht, an der die hintere Stirnfläche der rohrförmigen Schirm-
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elektrode 15 unter Einfügung eines Abstandsrings 18 aus elastischem Kunststoff, beispielsweise aus Silicon-Kautschuk, anliegt. Die Wandstärke des rohrförmigen Gehäuseteils 11 ist etwa gleichförmig, so daß der die rohrförmige Schirmelektrode 15 umgebende Abschnitt einen etwas größeren Außendurchmesser hat. In diesem Abschnitt ist ein Gewinde 25 gebildet, das zur Befestigung des kapazitiven Sensors in einer Wandöffnung dient, beispielsweise mit Hilfe von zwei auf das Gewinde 25 aufgeschraubten Ringmuttern 26 und 27. Die vordere Stirnfläche des ringförmigen Gehäuseteils 11 ist mit einer ringförmigen Erweiterung 28 (Fig. 2) versehen, in die ein an der hinteren Stirnfläche der Kappe 12 gebildeter ringförmiger Ansatz 29 eingreift. Die beiden Gehäuseteile 11 und 12 sind durch Ultraschallschweißung miteinander verbunden, wodurch eine feste Verbindung zwischen, diesen Gehäuseteilen erzielt wird.
Das hintere Ende des Gehäuseabschnitts 11 ist im Winkel von 45 schräg abgeschnitten, und in die dadurch gebildete schräge öffnung ist eine Anschlußplatte 30 aus Isoliermaterial eingesetzt und darin beispielsweise durch ultraschallschweißung befestigt. Die Anschlußplatte 30 trägt Anschlußklemmen, mit denen die auf der Schaltungsplatte 20 angebrachte elektronische Schaltung verbunden ist.· Von der Anschlußplatte 30 steht ein mit einem Innengewinde versehener Stutzen 31 im rechten Winkel ab. An der schrägen Anschlußplatte 30 kann ein mit einer entsprechenden Schrägfläche versehenes Durchführungsteil 32 unter Einfügung einer Dichtung 33 mittels einer in den Gewindestutzen 31 eingreifenden Schraube 34 in zwei verschiedenen Winkelstellungen befestigt werden, so daß eine am Durchführungsteil 32 angebrachte Kabeldurchführung 35 entweder, wie in Fig. 1 dargestellt ist, im rechten Winkel zur Längsachse des Gehäuses IO steht oder, wenn das Durchführungsteil 32 um 180 verdreht angebracht wird, in axialer Verlängerung der Gehäuseachse liegt. Das Durchführungsteil 32 dient zur Durchführung, Abdichtung und
zugentlastenden Befestigung eines Kabels, das mit den Anschlußklemmen der Anschlußplatte 30 verbunden werden kann und dadurch die Verbindung zwischen der Schaltungsplatte 20 und äußeren Geräten herstellt. Durch die Schräg- flächen-Verbindung zwischen dem Gehäuse 10 und dem Durchführungsteil 32 kann die Herausführung des Kabels den örtlichen Gegebenheiten angepaßt werden.
Die Anschlußplatte 30 trägt auch die Schaltungsplatte 20 mittels eines an der Anschlußplatte 30 befestigten Anschlußstücks 36, an dessen freiem Ende ein zur Abstützung dienendes Schaumstoffteil 37 befestigt ist.
Die Abstandsscheibe 16 ist ein Kunststofformteil aus einem verhältnismäßig harten, elastischen Kunststoff. Besonders geeignet sind thermoplastisch verarbeitbare Polyurethan-Elastomere, beispielsweise der unter der Bezeichnung Desmopan im Handel erhältliche Kunststoff mit der Härte 80 Shore. Das Kunststofformteil hat die Form einer flachen Schale mit zwei im Abstand voneinander um den Umfang verlaufenden ringförmigen Rippen 40, die zwischen der Sensorelektrode 13 und der Schutzelektrode 14 liegen. Eine an der Abstandsscheibe 16 angeformte kegelstumpf förmige Durchführung 41 nimmt den Verbindungsdraht 21 auf, der die Sensorelektrode 13 mit der Schaltungsplatte 20 verbindet. Ferner sind an der Abstandsscheibe 16 zwei Vorsprünge 42 angeformt, die den Endabschnitt der Schaltungsplatte 20 im zusammengebauten Zustand aufnehmen und stützen. Die einander zugewandten Flächen der Vorsprünge 42 sind abgeschrägt, um die Einführung der Schaltungsplatte 20 beim Zusammenbau zu erleichtern.
Der Abstandsring 17 zwischen der Schutzelektrode 14 und der Schirmelektrode 15 besteht, ebenso wie der Abstandsring 18, aus einem elastischen Kunststoff, beispielsweise aus einem Silicon-Kautschuk mit der Härte 40 Shore.
Der Zusammenbau des kapazitiven Sensors soll anhand von
Pig. 2 erläutert werden, die die beiden Gehäuseteile 11 und 12 mit den darin angeordneten Bestandteilen vor dem Zusammenbau zeigt.
Die mit der elektronischen Schaltung bestückte Schaltungsplatte 20 ist außerhalb des Gehäuses 11 mittels des AnschlußStücks 36 an der Anschlußplatte 30 befestigt worden, worauf die erforderlichen Verbindungen zwischen der Schaltungsplatte 20 und den an der Anschlußplatte 30 IQ angebrachten Anschlußklemmen hergestellt worden sind. Die Schirmelektrode 15 wird zusammen mit dem Abstandsring 18 von der Vorderseite her in das rohrförmige Hauptteil 11 eingeschoben, bis ihre hintere Stirnfläche über den Abstandsring 18 an der ringförmigen Schulter 24 anliegt.
Die Schaltungsplatte 20 wird von hinten her in das Gehäuse eingeführt, bis die Anschlußplatte 30 richtig in der schrägen hinteren Öffnung des Hauptteils 11 liegt. Die Anschlußplatte 30 wird nun mit dem Gehäuseteil 11 durch Ultraschallschweißung fest verbunden. Das am vorderen Ende des Anschlußstücks 36 angebrachte Schaumstoffteil 37 liegt an der Innenseite der rohrförmigen Schirmelektrode 15 an und dient zur zusätzlichen mechanischen Abstützung der Schaltungsplatte 20. Nun kann die Verbindung zwischen der Schaltungsplatte 20 und der Schirmelektrode 15 durch den Verbindungsdraht 23 hergestellt werden. Damit haben die im Gehäuseteil 11 untergebrachten Bestandteile des kapazitiven Sensors die in Fig. 2 dargestellte Fertigungsstufe erreicht. Die rohrförmige Schirmelektrode 15 ragt etwas über das vordere Ende des rohrförmigen Hauptteils 11 hinaus, und die Schaltungsplatte 20 steht über das vordere Ende der rohrförmigen Schirmelektrode 15 vor.
Die Sensorelektrode 30 mit dem daran angelöteten Verbindungsdraht 21, die Abstandsscheibe 16, die rohrförmige Schutzelektrode 14 mit dem daran angelöteten Verbindungsdraht 22 und der Abstandsring 17 werden der Reihe nach in die becherförmige Kappe 12 eingeführt, so daß die Teile.die in Fig. 2 dargestellte Lage einnehmen. Nachdem
die Verbindungsdrähte 21 und 22 an der Schaltungsplatte 20 angelötet worden sind, wird der Ansatz 29 in die Erweiterung 28 eingesteckt, bis das Gehäuseteil 11 und die Kappe 12 fugenlos aneinander anliegen. Hierbei werden die elastischen Abstandsringe 17 und 18 zusammengedrückt, wodurch bestehende Toleranzen ausgeglichen werden. Anschließend werden die Gehäuseteile 11 und 12 durch Ultraschall schweißung an der Verbindungsstelle bleibend miteinander verbunden. Schließlich kann der ganze Innenraum des Gehäuses 10 durch eine in der Anschlußplatte 30 vorgesehene (nicht dargestellte) Öffnung mit einer Vergußmasse ausgegossen werden. Damit ist die Montage des kapazitiven Sensors beendet.
Im zusammengebauten Zustand, der in Fig. 1 dargestellt ist, sind die Elektroden 13, 14 und 15 zwischen der Stirnwand der Kappe 12 und der ringförmigen Schulter 24 unter Einfügung der Abstandsteile 16, 17 und 18 fest eingespannt. Die elastische Verformung der Abstandsringe 17 und 18 gleicht bestehende Toleranzen aus.
Die drei Elektroden 13, 14 und 15 bilden zusammen mit den Abstandsteilen 16, 17 und 18 ein Gerüst, das dem Sensor eine große Widerstandsfähigkeit gegen axiale und radiale Stoßbeanspruchungen erteilt. Der ümfangsrand 13b der topfförmigen Sensorelektrode 13 bewirkt, daß zwischen dem Boden 13a und der Abstandsscheibe 16 ein Hohlraum 43 besteht, der die von axialen Stoßkräften verursachten elastischen Verformungen des Bodens 13a aufnimmt, ohne daß die Gefahr einer Beschädigung der Abstandsscheibe 16 besteht. Die zwischen dem Ümfangsrand 13b und der Schutzelektrode 14 liegenden Rippen 40 der Abstandsscheibe 16 bilden eine Knautschzone, welche die über den Ümfangsrand 13b übertragenen axialen Stoßkräfte aufnehmen. Die Rippen 40 sind so ausgebildet, daß sie durch solche axiale Stoßkräfte elastisch zusammengepreßt werden und nach dem Abklingen der Belastung wieder die ursprüngliche Form und Lage annehmen. Als Widerlager
für die Aufnahme der axialen Stoßkräfte dient die Schulter 24, auf welche die Stoßkräfte über die die Elektroden 14 und 15 bildenden Stahlrohre übertragen werden, wobei die dazwischen eingefügten elastischen Abstandsringe 17 und 18 eine Pufferwirkung ergeben.
Das Schaumstoffteil 37 nimmt axiale Stoßkräfte, die über die Vergußmasse übertragen werden, elastisch auf und leitet sie über das Anschlußstück 36 zur Anschlußplatte 30 ab, wodurch die Schaltungsplatte 20 vor axialen Stoßkräften geschützt wird.
Radial wirkende Stoßkräfte werden in erster Linie durch die Schirmelektrode 15 aufgenommen, die infolge ihrer Ausbildung als Stahlrohr eine große Widerstandsfähigkeit gegenüber radialen Beanspruchungen aufweist. Der überstehende vordere Endabschnitt der rohrförmigen Schirmelektrode 15 versteift die Verbindungsstelle zwischen den Gehäuseteilen 11 und 12. Die becherförmige Kappe 12 ist durch die rohrförmige Schutzelektrode 14 und die topfförmige Sensorelektrode 13 ebenfalls gegen radiale Stoßbeanspruchungen sehr gut versteift. Die Elektroden 13, 14 und 15 sind einerseits durch die Wahl des Materials (Stahl) und andererseits durch ihre Form und Dimensionierung so ausgebildet, daß sie die auftretenden Stoßbeiastungen ohne bleibende Verformung elastisch aufnehmen können.
Die zweiteilige Ausbildung des Gehäuses 10 ermöglicht und erleichtert den Zusammenbau des kapazitiven Sensors. Infolge der Schulter 24, die als mechanisches Widerlager für die Aufnahme der Stoßkräfte vorgesehen ist, ist nämlich ein Einbau der Elektroden von der Anschlußseite her, wie er bei bekannten kapazitiven Sensoren üblich ist, nicht mehr möglich. Darüber hinaus ergibt die zweiteilige Ausbildung des Gehäuses weitere Vorteile. So ist es möglich, am gleichen Gehäuseteil 11 mit darin angeordneter Schirmelektrode und Schaltungsplatte verschieden-
artige Kappen 12 anzubringen. Diese Kappen können beispielsweise unterschiedliche Formen zur Aufnahme verschiedenartiger Sondenelektroden haben, und sie können zur Kennzeichnung verschiedener Sonden unterschiedliche Farben haben.
Die beschriebene Ausbildung des Sensors ist natürlich nicht auf den Fall beschränkt, daß drei Elektroden, nämlich außer der Sensorelektrode und der Schirmelektrode eine dazwischen liegende Schutzelektrode, vorhanden sind. Die Abänderung für kapazitive Sensoren, die nur eine Sensorelektrode und eine rohrförmige Schirmelektrode aufweisen, ist für den Fachmann ohne weiteres ersichtlich. In diesem Fall wird nur die Sensorelektrode mit der Abstandsscheibe in der becherförmigen Kappe angeordnet, und die Schirmelektrode erstreckt sich bis zu der Abstandsscheibe, was durch geeignete Bemessung der Kappe und/oder des überstehenden Teils der Schirmelektrode erreicht wird. Natürlich kann auch der Umfangsrand der topfförmigen Sensorelektrode entsprechend länger sein.
In jedem Fall weist der kapazitive Sensor eine große mechanische Festigkeit auf, und er ist insbesondere gegen axiale und radiale Stoßbeanspruchungen sehr widerstandsfähig. Die die Schaltungsplatte umgebende rohrförmige Schirmelektrode bewirkt eine gute elektrische Abschirmung der elektronischen Schaltung.

Claims (1)

  1. PRINZ, BUNK£: & PARTNER > Patentanwälte · European Patent Attorneys
    München Stuttgart 3 3 2 8 2 1 Q
    4. August 1983
    Endress u. Hauser GmbH u. Co,
    Hauptstraße 1
    Maulburg
    Unser Zeichen: E 1142
    Patentansprüche
    Kapazitiver Sensor mit einem rohrförmigen, stirnseitig geschlossenen Kunststoffgehäuse, einer im Innern des Gehäuses an dessen Stirnseite angeordneten Sensorelektrode, sowie mit wenigstens einer rohrförmigen Schirmelektrode, wobei die Elektroden im Innern des Gehäuses so angeordnet sind, daß sie sich in geringem Abstand aneinander anschließen, und mit einer im Innern des Gehäuses angeordneten elektronischen Schaltung, die einerseits mit den Elektroden und andrerseits mit einem an der Rückseite aus dem Gehäuse herausgeführten Kabel verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffgehäuse aus einem rohrförmigen Hauptteil und einer becherförmigen Kappe besteht, daß die Sensorelektrode ein stoßkräftestabiles Metallteil ist und in der Kappe anaeordnet ist, daß die Schirmelektrode ein stoßkräftestabiles Metallrohr ist und in dem rohrförmigen Hauptteil angeordnet ist, daß an der Innenseite des Hauptteils ein Anschlag angebracht ist, an dem das hintere Ende der von vorn in das
    Lei/Kei
    332§2ig
    Hauptteil eingeführten Schirmelektrode abgestützt ist, und daß die becherförmige Kappe und das rohrförmige Hauptteil unter Einfügung eines isolierenden Abstandsteils zwischen den Elektroden zusammengefügt und dicht miteinander verbunden sind.
    2. Kapazitiver Sensor nach Anspruch 1, bei welchem im Innern des Gehäuses zwischen der Sensorelektrode und der rohrförmigen Schirmelektrode eine rohrförmige Schutzelektrode koaxial zur Schirmelektrode so angeordnet ist, daß sie in geringem Abstand von der Sensorelektrode und der Schutzelektrode liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzelektrode ein stoßkräftestabiles Metallrohr ist und zusammen mit der Sensorelektrode unter Einfügung eines isolierenden A'bstandsteils in der Kappe angeordnet ist.
    3. Kapazitiver Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorelektrode topfförmig ist.
    4. Kapazitiver Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden aus Stahl bestehen.
    5. Kapazitiver Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag durch eine ringförmige Schulter in dem rohrförmigen Hauptteil gebildet ist.
    6. Kapazitiver Sensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Schirmelektrode und den Anschlag ein elastisch verformbarer Abstandsring eingefügt ist.
    7. Kapazitiver Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schirmelektrode so lang ist, daß sie über das vordere Ende des rohr-
    förmigen Hauptteils vorsteht, wenn sie bis zu dem Anschlag eingeführt ist.
    8. Kapazitiver Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß die isolierenden Abstandsteile zwischen den Elektroden elastisch verformbar sind.
    9. Kapazitiver Sensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der zwischen den Elektroden angeordneten Abstandsteile aus einem Elastomer, beispielsweise aus Silicon-Kautschuk, besteht.
    £5 10. Kapazitiver Sensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß werlgstens eines der zwischen den Elektroden angeordneten Abstandsteile ein Kunststofformteil mit einer die Verformung ermöglichenden Formgebung ist.
    11· Kapazitiver Sensor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststofformteil zwei im Abstand voneinander liegende Umfangsrippen hat, die in dem Zwischenraum zwischen den Elektroden liegen und unter der Einwirkung einer stirnseitigen Stoßbeanspruchung zur Bildung einer Knautschzone aufeinander zu elastisch verformbar sind.
    12. Kapazitiver Sensor nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststofformteil aus einem Polyurethan-Elastomer besteht.
    13. Kapazitiver Sensor nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei welchem die elektronische Schaltung auf einer im Innern des Gehäuses angeordneten Schaltungsplatte an-
    3g geordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsplatte in dem rohrförmigen Hauptteil befestigt und so lang ist, daß sie im zusammengebauten Zustand
    1 des Gehäuses bis zu dem in der Kappe angeordneten Kunststofformteil ragt, und daß an dem Kunststoffformteil Vorsprünge angeformt sind, zwischen die der Endabschnitt der Schaltungsplatte eingeführt
    5 ist.
    14. Kapazitiver Sensor nach einem der vorhergehenden
    Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Hauptteil und die Kappe durch Ultraschäll-10 schweißung miteinander verbunden sind.
DE3328210A 1983-08-04 1983-08-04 Kapazitiver Sensor Expired DE3328210C2 (de)

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DE3328210A DE3328210C2 (de) 1983-08-04 1983-08-04 Kapazitiver Sensor
IT21952/84A IT1175848B (it) 1983-08-04 1984-07-19 Sensore capacitivo
SE8403845A SE460502B (sv) 1983-08-04 1984-07-25 Kapacitiv kaennare
NL8402378A NL192582C (nl) 1983-08-04 1984-07-27 Capacitieve sensor voor een vulstandmeting.
US06/636,848 US4551785A (en) 1983-08-04 1984-08-01 Capacitive sensor
GB08419675A GB2146777B (en) 1983-08-04 1984-08-02 Capacitive sensor
JP59163022A JPS60185101A (ja) 1983-08-04 1984-08-03 容量性センサ
CH3749/84A CH665279A5 (de) 1983-08-04 1984-08-03 Kapazitiver sensor.
FR8412283A FR2550335B1 (fr) 1983-08-04 1984-08-03 Capteur capacitif

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SE (1) SE460502B (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4318477A1 (de) * 1993-06-03 1995-01-05 Claas Ohg Vorrichtung zur Messung eines Massestromes
EP0926474A1 (de) * 1997-12-24 1999-06-30 Endress + Hauser GmbH + Co. Probe

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8506716D0 (en) * 1985-03-15 1985-04-17 Smiths Industries Plc Mounts for probes
US4899586A (en) * 1987-10-02 1990-02-13 Allen-Bradley Company, Inc. Enclosure for electrical sensor
FR2629204B1 (fr) * 1988-03-25 1990-12-14 Oreal Dispositif pour realiser une mesure de la teneur en eau d'un substrat, notamment de la peau
DE4006119A1 (de) * 1990-02-27 1991-08-29 Ines Gmbh Kapazitives wegaufnehmersystem
US5101165A (en) * 1990-05-29 1992-03-31 General Electric Company Electrical capacitance clearanceometer
DE9011405U1 (de) * 1990-08-04 1990-10-18 Meier, Hansjuergen, 4992 Espelkamp, De
US5495130A (en) * 1990-09-04 1996-02-27 Magnetrol International, Incorporated Point level switch
US5194695A (en) * 1990-11-02 1993-03-16 Ak Technology, Inc. Thermoplastic semiconductor package
GB9307392D0 (en) * 1993-04-08 1993-06-02 Prince Paul Improvements in or relating to sensing apparatus
US6148681A (en) * 1997-01-06 2000-11-21 Rosemount Inc. Level probe with modular connection
US5955684A (en) * 1997-01-06 1999-09-21 Rosemount Inc. Modular probe
NL1005421C2 (nl) * 1997-03-03 1998-09-18 Meridian Instr Bv Verbeterde inrichting voor het meten van de hoedanigheid van een fluïdum in een vat.
US5973415A (en) * 1997-08-28 1999-10-26 Kay-Ray/Sensall, Inc. Capacitance level sensor
CA2399181C (en) 2000-02-29 2011-02-22 Gen-Probe Incorporated Fluid dispense and liquid surface verification system and method
US6634113B1 (en) 2002-05-17 2003-10-21 Delphi Technologies, Inc. Tilt sensor and method of forming such device
US7061245B2 (en) * 2004-02-06 2006-06-13 Snap-On Incorporated Coil-on plug capacitive sensors and passive coil-on plug diagnostic system incorporating same
US7467548B2 (en) * 2005-10-14 2008-12-23 Rosemount Tank Radar Ab Radar level gauge system and coupling
US20090008733A1 (en) * 2007-03-01 2009-01-08 Guilherme Cardoso Electric field steering cap, steering electrode, and modular configurations for a radiation detector
US8810260B1 (en) * 2007-04-02 2014-08-19 Cypress Semiconductor Corporation Device and method for detecting characteristics of a material occupying a volume with capactive sensing of mirrored plates
US7804599B2 (en) * 2008-07-24 2010-09-28 MGM Instruments, Inc. Fluid volume verification system
EP2275379A1 (de) * 2009-07-17 2011-01-19 Hugo Leemans Sicherheitsaufzug
ITBO20130535A1 (it) * 2013-09-30 2015-03-31 Alberto Bauer Sensore capacitivo di tensione elettrica, sistema e metodo per ottenerlo
US20150098161A1 (en) * 2013-10-09 2015-04-09 Hamilton Sundstrand Corporation Integrated corona fault detection
CN107121175B (zh) * 2017-07-03 2019-06-07 北京航空航天大学 一种埋入式防爆燃油测量装置
RU191216U1 (ru) * 2019-05-15 2019-07-30 Публичное акционерное общество "Авиационная корпорация "Рубин" Интегральный привод-генератор
CN111734393A (zh) * 2020-06-28 2020-10-02 中国石油天然气股份有限公司 一种油井动液面测试装置及操作方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1049597B (de) * 1959-01-29

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1148246A (fr) * 1955-04-29 1957-12-05 Bendix Aviat Corp Condensateur pour le jaugeage des niveaux liquides
DE2744820C3 (de) * 1977-10-05 1980-08-07 Endress U. Hauser Gmbh U. Co, 7867 Maulburg Kapazitiver Meßwertumformer
DE2819731C2 (de) * 1978-05-05 1982-08-12 Vega Vertrieb und Fertigung elektronischer Geräte und Apparate Grieshaber KG, 7620 Wolfach Anordnung zur kapazitiven Füllstandsmessung in einem Behälter
US4412270A (en) * 1981-06-25 1983-10-25 Simmonds Precision Products, Inc. Electrode assembly for a capacitance type probe

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1049597B (de) * 1959-01-29

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4318477A1 (de) * 1993-06-03 1995-01-05 Claas Ohg Vorrichtung zur Messung eines Massestromes
EP0926474A1 (de) * 1997-12-24 1999-06-30 Endress + Hauser GmbH + Co. Probe
US6147504A (en) * 1997-12-24 2000-11-14 Endress + Hauser Gmbh + Co. Rod-shaped capacitive probe having sheet-like electrode

Also Published As

Publication number Publication date
SE460502B (sv) 1989-10-16
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SE8403845D0 (sv) 1984-07-25
US4551785A (en) 1985-11-05
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JPS60185101A (ja) 1985-09-20
FR2550335B1 (fr) 1988-01-29
DE3328210C2 (de) 1986-01-09
SE8403845L (sv) 1985-02-05
NL192582C (nl) 1997-10-03
GB8419675D0 (en) 1984-09-05

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