DE69724772T2

DE69724772T2 - Flüssigkeitssensor

Info

Publication number: DE69724772T2
Application number: DE69724772T
Authority: DE
Inventors: N. Benjamin LEASE; Paul Lee DOLLISON
Original assignee: Robertshaw Controls Co
Current assignee: Robertshaw Controls Co
Priority date: 1996-04-03
Filing date: 1997-04-02
Publication date: 2004-07-01
Anticipated expiration: 2017-04-03
Also published as: JP2000507704A; ES2206702T3; EP0891535A1; DE69724772D1; US5861811A; EP0891535B1; AU2434497A; WO1997037198A1

Description

Diese Anmeldung beansprucht die Vergünstigung aus der US-Provisionalanmeldung Nr. 60/014 673 mit dem Einreichungsdatum 3. April 1996.
GEBIET DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet von Sensoren. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf das Gebiet von Fluidsensoren.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Verschiedene Fluidsensoren sind zum Abtasten eines Fluidpegels in einem Behälter und zum Liefern einer Angabe, ob das Fluid einen bestimmten Pegel erreicht hat oder nicht, bekannt.
Ein typischer Fluidpegelsensor ist ein schwimmender Fluidpegelschalter. Da dieser Sensor bewegliche Teile aufweist, ist der Sensor aber anfällig für ein falsches Umschalten infolge von Vibration, beispielsweise bei Kraftfahrzeuganwendungen. Ferner sind die Metallkontakte dieses Sensors verschleißanfällig und verringern die Lebensdauer des Sensors.
Die GB-A-2 248 939 offenbart einen kapazitiven Schalter für eine automatische Pumpe mit ersten und zweiten kapazitiven Platten, welche dazwischen einen Spalt bzw. Zwischenraum festlegen, in den Fluid eintreten kann und der eine Schaltung zum Abtasten der veränderten Kapazität aufweist, die sich aus dem Vorhandensein von Fluid zwischen den Platten ergibt. Die Platten und die Schaltungsanordnung sind in einem geformten bzw. gegossenen Gehäuse untergebracht.
Ein Flüssigkeitsstandmesser ist in FR-A-2 331 004 offenbart. Diese Vorrichtung umfaßt zwei parallele, isolierende aufrechte Platten, die mittels eines dazwischen eingefügten Abstandhalterstabs beabstandet sind. Die einander zugewandten Oberflächen sind mit leitenden Streifen versehen, mit denen eine Sensor-Schaltungsanordnung gekoppelt ist, um elektrische Signale zu erzeugen, die von der Präsenz von Fluid zwischen den Platten abhängen.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Ein Fluidsensor umfaßt eine Detektoranordnung zum Erfassen von Fluid und umfaßt eine Sensor-Schaltungsanordnung. Die Detektoranordnung umfaßt einen Detektorkörper mit einem elektrisch isolierenden Material, der eine erste Oberfläche sowie eine zweite Oberfläche in einer vorbestimmten beabstandeten Beziehung mit der ersten Oberfläche festlegt. Der Detektorkörper legt einen Raum zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche fest und legt einen Anschluß bzw. eine Öffnung fest, um ein Durchströmen von Fluid in dem Zwischenraum zwischen der ersten und der zweiten Oberfläche zu ermöglichen. Die Detektoranordnung umfaßt auch eine erste leitende Schicht, die über mindestens einem Abschnitt der ersten Oberfläche des Detektorkörpers aufgebracht ist, und eine zweite leitende Schicht, die über mindestens einem Abschnitt der zweiten Oberfläche des Detektorkörpers aufgebracht ist, wobei der Detektorkörper einen ersten geformten bzw. gegossenen Abschnitt und einen zweiten geformten bzw. gegossenen Abschnitt um den ersten geformten Abschnitt herum aufweist, um Muster bzw. Strukturen für die ersten und zweiten leitenden Schichten festzulegen, wobei die ersten und zweiten gegossenen bzw. geformten Abschnitte unterschiedliche Materialien aufweisen. Die Sensor-Schaltungsanordnung ist leitend mit mindestens einer der ersten und zweiten leitenden Schichten gekoppelt, um ein elektrisches Signal, basierend darauf, ob Fluid in dem Raum zwischen der ersten und zweiten Oberfläche vorhanden ist oder nicht, zu erzeugen.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Fluidsensors umfaßt den Schritt des Ausbildens eines Detektorkörpers mit einem elektrisch isolierenden Material und des Festlegens einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche in einer vorbestimmten beabstandeten Beziehung zur ersten Oberfläche. Der Detektorkörper legt einen Raum zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche fest und legt einen Anschluß bzw. eine Öffnung fest, um das Passieren von Fluid in dem Raum zwischen der ersten und zweiten Oberfläche zu gestatten. Der Ausbildungsschritt umfaßt die Schritte des Formens eines ersten Abschnitts des Detektorkörpers und des Formens eines zweiten Abschnitts des Detektorkörpers um den ersten geformten Abschnitt 206 herum, um Muster für die ersten und zweiten leitenden Schichten festzulegen, wobei die ersten und zweiten geformten Abschnitte unterschiedliche Materialien aufweisen. Eine erste leitende Schicht wird über mindestens einem Abschnitt der ersten Oberfläche des Detektorkörpers aufgebracht, und eine zweite leitende Schicht wird über mindestens einem Abschnitt der zweiten Oberfläche des Detektorkörpers aufgebracht. Eine Sensor-Schaltungsanordnung wird leitend mit mindestens einer der ersten und zweiten leitenden Schichten gekoppelt. Die Sensor-Schaltungsanordnung erzeugt ein elektrisches Signal, basierend darauf, ob Fluid in dem Raum zwischen der ersten und zweiten Oberfläche vorhanden ist oder nicht.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird anhand eines nicht einschränkenden Beispiels in den Figuren der beigefügten Zeichnungen veranschaulicht, in denen gleiche Bezugsziffern ähnliche Elemente angeben, und in denen zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Fluidsensors, der zum Abtasten eines Fluidpegels in einem Behälter angebracht ist,
2 eine auseinandergezogene, perspektivische Ansicht des Fluidsensors,
3 eine Seiten-Schnittansicht des Fluidsensors,
4 eine Draufsicht auf eine Verbinderanordnung für den Fluidsensor, ungefähr von der durch die Linie 4-4 von 2 angegebenen Ebene aus betrachtet,
5 eine Aufsicht auf die Verbinderanordnung für den Fluidensor, ungefähr von der durch die Linie 5-5 von 2 angegebenen Ebene aus betrachtet,
6 eine Draufsicht auf eine Detektoranordnung für den Fluidsensor, ungefähr von der durch die Linie 6-6 von 2 angegebenen Ebene aus betrachtet,
7 eine Aufsicht auf die Detektoranordnung für den Fluidsensor, ungefähr von der durch die Linie 7-7 von 2 angegebenen Ebene aus betrachtet,
8 ein schematisches Diagramm der Sensor-Schaltungsanordnung für den Fluidsensor, und
9 eine Schaltungsanordnung mit der Sensor-Schaltungsanordnung für den Fluidsensor.
AUSFÜHRUNGSFORM(EN) DER ERFINDUNG
1 stellt einen Fluidsensor 100 zum Abtasten eines Fluidpegels 20 in einem Behälter 10 dar. Der Fluidsensor 100 kann so konfiguriert sein, daß er einen Pegel irgendeines geeigneten Fluids 20 in irgendeinem geeigneten Behälter 10 abtastet. Der Fluidsensor 100 kann beispielweise für Sportfahrzeug- und Kraftfahrzeuganwendungen verwendet werden. Der Fluidsensor 100 kann beispielsweise zum Abtasten eines Pegels von Öl, Hydraulikfluid, Ethanol, Wasser oder Anti-Gefriermittel in einem Behälter verwendet werden.
Der Fluidsensor 100 ist am Behälter 10 derart angebracht, daß sich der Fluidsensor 100 in den Behälter 10 hinein erstreckt, um das Vorhandensein des Fluids 20 zu erfassen oder abzutasten, wenn das Fluid 20 den Pegel erreicht, an dem der Fluidsensor 100 positioniert ist. Der Fluidsensor 100 erzeugt ein elektrisches Fluidsensor-Ausgangssignal für eine Ausgabe, die darauf basiert, ob der Fluidsensor 100 das Fluid 20 auf den Pegel des Fluidsensors 100 abtastet.
Gemäß den 2 und 3 umfaßt der Fluidsensor eine Detektoranordnung 200 zum Detektieren von Fluid für den Fluidsensor 100, eine Verbinderanordnung 300 mit einem elektrischen Verbinder 350, eine Schaltkreisanordnung 400 zum Erzeugen und Ausgeben des elektrischen Fluidsensor-Ausgangssignal an den elektrischen Verbinder 350 auf der Basis, ob Fluid mit der Detektoranordnung 200 erfaßt wird. Die Detektoranordnung 200 und die Verbinderanordnung 300 sind so konfiguriert, daß sie zusammenpassen, um die Schaltkreisanordnung 400 aufzunehmen. Die Verbinderanordnung 300 ist auch so konfiguriert, daß sie zur Anbringung des Fluidsensors 100 am Behälter 10 beiträgt, so daß die Detektoranordnung 200 sich in den Behälter 10 erstreckt.
Die Detektoranordnung 200 umfaßt einen Detektorkörper 201. Der Detektorkörper 201 legt Oberflächen 210, 220 in einer vorbestimmten, beabstandeten Beziehung fest. Der Detektorkörper 201 legt einen Spalt oder Zwischenraum 250 zwischen den beabstandeten Oberflächen 210, 220 fest. Wie in den 3 und 7 dargestellt ist, legt der Detektorkörper 201 für die dargestellte Ausführungsform die Oberflächen 210, 220 derart fest, daß die Oberflächen 210, 220 selbst den Raum 250 definieren. Der Detektorkörper 201 legt die Oberfläche 220 so fest, daß die Oberfläche 220 mindestens einen Abschnitt der Oberfläche 210 umgibt. Wie in den 2, 3 und 7 dargestellt ist, legt der Detektorkörper 201 für die dargestellte Ausführungsform die Oberfläche 210 als eine innere, allgemein zylindrische Oberfläche fest, und die Oberfläche 220 als eine äußere, allgemein zylindrische Oberfläche, die koaxial mit der Oberfläche 210 ist. Der Detektorkörper 201 kann aus irgendeinem geeigneten Material gebildet sein, wie z. B. einem elektrisch isolierenden Material.
Die Detektoranordnung 200 umfaßt leitende Schichten 212, 220. Die leitende Schicht 212 ist über mindestens einen Abschnitt der Oberfläche 210 des Detektorkörpers 201 aufgebracht, und die leitende Schicht 220 ist mindestens über einen Abschnitt der Oberfläche 220 des Detektorkörpers 201 aufgebracht. Die leitenden Schichten 212, 220 können aus irgendeinem geeigneten, leitenden Material gebildet sein. Die aufgebrachten leitenden Schichten 212, 220 sind voneinander beabstandete, leitende Platten und bilden eine Kapazität für die Detektoranordnung 200. Die dargestellte Detektoranordnung 200 umfaßt eine koaxiale Kapazität, die durch die beabstandeten, allgemein zylindrischen leitenden Schichten 212, 222 gebildet ist, wie in den 2, 3 und 7 dargestellt ist.
Der Detektorkörper 201 legt Anschlüsse bzw. Öffnungen 255, 257 fest, um ein Passieren von Fluid in den Raum 250 und aus diesem zu ermöglichen. Wie in den 3 und 7 dargestellt ist, legt der Detektorkörper 201 für die dargestellte Ausführungsform den Anschluß bzw. die Öffnung 255 fest, um ein Passieren von Fluid in den Raum 250 und aus diesem an einem distalen Ende 204 des Detektorkörpers 201 zu ermöglichen. Der dargestellte Detektorkörper 201 legt den Anschluß 257 fest, um das Passieren von Fluid in und aus dem Raum 250 durch die Oberfläche 220 zu ermöglichen. Der dargestellte Anschluß bzw. die Öffnung 257 ist länglich und erstreckt sich in Längsrichtung allgemein zwischen einem proximalen Ende 203 des Detektorkörpers 201 und dem distalen Ende 204 des Detektorkörpers 201. Der Detektorkörper 201 für die dargestellte Ausführungsform legt vier Anschlüsse bzw. Öffnungen 257 fest.
Die Detektoranordnung 200 umfaßt leitende Kontaktteile 214, 224. Der Detektorkörper 201 legt eine Kappe 260 mit einer Montagefläche 262 am proximalen Ende 203 des Detektorkörpers 201 fest, um die Kontakte bzw. Kontaktteile 214, 224 zu haltern. Wie in den 2 und 6 dargestellt ist, ist die Montagefläche 262 für die dargestellte Ausführungsform allgemein kreisförmig.
Das Kontaktteil 214 umfaßt eine leitende Schicht 216, die über mindestens einen Abschnitt eines Kontaktzapfen aufgebracht ist, der so ausgebildet ist, daß er sich von der Montagefläche 262 weg erstreckt. Das Kontaktteil 224 umfaßt eine leitende Schicht 226, die über mindestens einem Abschnitt eines weiteren Kontaktzapfen aufgebracht ist, der sich von der Montagefläche 262 erstreckt. Die Kontaktzapfen für die Kontaktteile 214, 224 können aus irgendeinem geeigneten Material gebildet sein, beispielsweise einem elektrisch isolierenden Material. Wie in den 2, 3 und 6 dargestellt ist, sind die Kontaktzapfen für die Kontaktteile 214, 224 blockförmig für die dargestellte Ausführungsform. Die leitenden Schichten 216, 226 können aus irgendeinem geeigneten leitenden Material gebildet sein. Die leitende Schicht 226 für die dargestellte Ausführungsform erstreckt sich über das Kontaktteil 224 hinaus, um einen relativ großen Bereich der Montagefläche 262 zu bedecken, wie in den 2, 3 und 6 dargestellt ist.
Der Detektorkörper 201 legt Durchgangsstellen 218, 228 fest, die sich zwischen der Montagefläche 262 und den leitenden Schichten 212 bzw. 222 erstrecken. Wie in den 6 und 7 dargestellt ist, erstrecken sich die Durchgangsstellen 218, 228 für die dargestellte Ausführungsform zwischen der Montagefläche 262 und dem Raum 250. Die Kontaktteile 214, 224 sind mit den leitenden Schichten 212 bzw. 222 über die Durchgangsstellen 218 bzw. 228 leitend gekoppelt. Die leitende Schicht 216 ist mit der leitenden Schicht 212 durch einen leitenden Durchgangsweg über die Durchgangsstelle 218 leitend gekoppelt, und die leitende Schicht 226 ist mit der leitenden Schicht 222 durch einen leitenden Durchgangsweg über die Durchgangsstelle 228 leitend gekoppelt.
Die Kontaktteile 214, 224 bilden eine elektrische Schnittstelle für die Detektoranordnung 200. Wie in 2 dargestellt ist, sind die Kontaktteile 214, 224 für einen elektrischen Kontakt mit leitenden Kontaktflächen bzw. Kontaktpads 414 bzw. 424 der Schaltkreisanordnung 400 für die dargestellte Ausführungsform konfiguriert, wenn die Schaltkreisanordnung 400 an der Montagefläche 262 angebracht ist.
Die Detektoranordnung 200 ist so konfiguriert, daß sie bei der Anbringung der Schaltkreisanordnung 400 an der Montagefläche 262 hilft. Die Detektoranordnung 200 umfaßt eine Vorbelastungsstruktur 264, die so ausgebildet ist, daß sie sich von der Montagefläche 262 weg erstreckt, um bei der Anbringung der Schaltkreisanordnung 400 an den Kontaktteilen 214, 224 zu helfen. Die Vorbelastungsstruktur 264 kann von den Kontaktteilen 214, 224 weg gebogen werden, um die Schaltkreisanordnung 400 zu montieren, und dann gegen die montierte Schaltkreisanordnung 400 freigegeben werden, um die Schaltkreisanordnung 400 gegen die Kontaktteile 214, 224 vorzubelasten. Die Vorbelastungsstruktur 264 kann aus irgendeinem geeigneten Material wie z. B. einem Kunststoff gebildet sein. Wie in 2, 3 und 6 dargestellt ist, ist die Vorbelastungsstruktur 264 für die dargestellte Ausführungsform allgemein als freitragender Träger geformt.
Die Detektoranordnung 200 ist so konfiguriert, daß sie mit der Verbinderanordnung 300 zusammenpaßt. Wie in den 2, 3 und 6 dargestellt ist, umfaßt die Detektoranordnung 200 für die dargestellte Ausführungsform einen Positionierungsflansch 266 um den Außenumfang der Kappe 260 herum, um die Verbinderanordnung 300 beim Zusammenpassen der Verbinderanordnung 300 mit der Detektoranordnung 200 führen zu helfen. Die Detektoranordnung 200 umfaßt auch ein Ausrichtungsmerkmal 268, um die radiale Ausrichtung der Verbinderanordnung 300 in bezug auf die Detektoranordnung 200 ausrichten zu helfen. Wie in den 2, 3 und 6 dargestellt ist, ist das Ausrichtungsmerkmal 268 für die dargestellte Ausführungsform ein blockförmiger Keil, der so ausgebildet ist, daß er sich von der Montagefläche 262 erstreckt.
Der Detektorkörper 201 für die dargestellte Ausführungsform umfaßt geformte bzw. gegossene Körperabschnitte 206, 207, wie in 3 dargestellt ist. Die geformten Körperabschnitte 206, 207 werden unter Einsatz eines geeigneten Doppeleinspritz-Formprozesses geformt. Für die erste Einspritzung wird der geformte Körperabschnitt 206 aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet, das geeignet ist, die Bildung der leitenden Schichten 212, 216, 222, 226 bei der Aufbringung leitenden Materials über dem geformten Körperabschnitt 206 zu fördern. Der geformte Körperabschnitt 207 wird dann mit einem elektrisch isolierenden Material geformt, das geeignet ist, eine Ansammlung von abgelagertem leitendem Material über dem geformten Körperabschnitt 207 bei der Aufbringung der leitenden Schichten 212, 216, 222 und 226 zu verhindern.
Der geformte bzw. gegossene Körperabschnitt 207 wird um den geformten Körperabschnitt 206 herum geformt und bedeckt oder maskiert selektiv Bereiche des geformten Körperabschnitts 206, um Muster bzw. Strukturen für die leitenden Schichten 212, 216, 222, 226 festzulegen. Leitendes Material kann dann selektiv über dem Detektorkörper 201 aufgebracht werden, um die leitenden Schichten 212, 216, 222, 226 zu bilden, wenn das aufgebrachte leitende Material sich über den Bereichen des geformten Körperabschnitts 206 sammelt, die durch den geformten Körperabschnitt 207 freiliegen.
Wie in den 2, 3, 6 und 7 dargestellt ist, legt der geformte Körperabschnitt 206 für die dargestellte Ausführungsform die Oberflächen 210, 212, die Kontaktzapfen für die Kontaktteile 214, 224 sowie die Durchgangsstellen 218, 228 fest. Der dargestellte geformte Körperabschnitt 207 legt die Vorbelastungsstruktur 264, den Positionierungsflansch 266 und das Ausrichtungsmerkmal 268 fest.
Für eine Ausführungsform, die einen elektrolosen Plattiervorgang anwendet, um die leitenden Schichten 212, 216, 222, 226 aufzubringen, kann der geformte Körperabschnitt 206 aus einem geeigneten plattierbaren Harz gebildet sein, und der geformte Körperabschnitt 207 kann aus einem geeigneten, nicht-plattierbaren Harz gebildet sein. Ein geeignetes plattierbares Harz ist ein zu annähernd 30% mit Glas gefülltes Kunststoffharz, wie z. B. ULTEM^® 2313, das beispielsweise von GE Plastics von General Eletric erhältlich ist, und ein geeignetes, nicht-plattierbares Harz ist ein mit annähernd 20% glasgefülltes Kunststoffharz wie z. B. ULTEM^® 2212, das beispielsweise von GE Plastics von General Elektric erhältlich ist. Ein geeignetes leitendes Material kann dann bis auf eine geeignete Dicke über dem Detektorkörper 201 aufplattiert werden und bildet die leitenden Schichten 212, 216, 222, 226 über dem geformten Körperabschnitt 206 in Übereinstimmung mit dem geformten Körperabschnitt 207. Für eine Ausführungsform kann etwa 0,0007 Inch, beispielsweise von Kupfer (Cu) selektiv über den Detektorkörper 201 plattiert werden, und beispielsweise etwa 0,0002 Inch Nickel (Ni) kann über die Kupferplattierung aufplattiert werden. Die Nickelplattierung dient als Sperre, um die Kupferplattierung vor Korrosion schützen zu helfen, und hilft bei der Förderung des elektrischen Kontakts für die leitenden Schichten 212, 216, 222, 226.
Wenn leitendes Material aufgebracht wird, um die leitenden Schichten 212, 216, 222, 226 zu bilden, werden die leitenden Durchgangswege über die Durchgangsstellen 218, 228 an den Innenwänden der Durchgangsstellen 218, 228 mit dem aufgebrachten leitenden Material gebildet. Die Durchgangsstellen 218, 228 können dann mit einem geeigneten Material, wie z. B. einem Epoxyharz gefüllt werden, um bei der Versiegelung irgendeines verbleibenden Zwischenraums in den Durchgangsstellen 218, 228 zu helfen.
Die Verbinderanordnung 300 umfaßt einen Verbinderköper 301. Der Verbinderkörper 301 legt eine Steckeraufnahme 352, eine Schaltungsaufnahme 360 sowie eine Trennwand 370 fest, welche die Steckeraufnahme 352 von der Schaltungsaufnahme 360 trennt. Wie in den 2, 3, 4 und 5 dargestellt ist, legt der Verbinderkörper 301 für die dargestellte Ausführungsform die Mündung der Steckeraufnahme 352 an einem proximalen Ende 303 des Verbinderkörpers 301 fest, und legt die Mündung der Schaltungsaufnahme 360 an einem distalen Ende 304 des Verbinderkörpers 301 fest. Der Verbinderkörper 301 kann aus irgendeinem geeigneten Material gebildet sein, wie z. B. einem elektrisch isolierenden Material.
Die Verbinderanordnung 300 umfaßt leitende Stifte 320, 330, 340, die in der Steckeraufnahme 352 gehaltert sind. Der Stift 320 umfaßt eine leitende Schicht 322, die über mindestens einem Abschnitt eines Stiftzapfens 321 aufgebracht ist, der so ausgebildet ist, daß er sich von der Trennwand 370 her in die Steckeraufnahme 352 erstreckt. Der Stift 330 umfaßt eine leitende Schicht 332, die über mindestens einem Abschnitt eines weiteren Stiftzapfens aufgebracht ist, der so ausgebildet ist, daß er sich von der Trennwand 370 her in die Steckeraufnahme 352 erstreckt. Der Stift 340 umfaßt eine leitende Schicht 342, die über mindestens einen Abschnitt eines weiteren Stiftzapfens aufgebracht ist, der so ausgebildet ist, daß er sich von der Trennwand 370 her in die Steckeraufnahme 352 erstreckt. Die Stiftzapfen, beispielsweise der Stifzapfen 321, können aus irgendeinem geeigneten Material wie z. B. einem elektrisch isolierenden Material gebildet sein.
Die Stifte 320, 330, 340 in der Steckeraufnahme 352 bilden den elektrischen Verbinder 350 für die Verbinderanordnung 300. Wie in den 2, 3 und 4 dargestellt ist, ist der elektrische Verbinder 350 für die dargestellte Ausführungsform ein Deutsch-DT-3Pin-Verbinder, der für eine lösbare Verbindung mit einem Deutsch-DT06-3S-Verbinder geeignet ist. Für den dargestellten elektrischen Verbinder 350 leitet der Stift 320 ein Erdungssignal, der Stift 330 leitet ein Energiesignal bzw. Leistungssignal und der Stift 340 leitet das Fluidsensor-Ausgangssignal.
Die Verbinderanordnung 300 umfaßt eine leitende Schicht 326. Die leitende Schicht 326 kann aus irgendeinem geeigneten leitenden Material gebildet sein. Die leitende Schicht 326 wird über mindestens einem Abschnitt einer Innenseite der Schaltungsaufnahme 360 aufgebracht. Wie in den 3 und 5 dargestellt ist, bedeckt die leitende Schicht 326 für die dargestellte Ausführungsform einen relativ großen Bereich der Innenseiten oder Wände der Schaltungsaufnahme 360 einschließlich der Trennwand 370. Die dargestellte leitende Schicht 326 erstreckt sich nach außen über einen Rand an der Mündung der Schaltungsaufnahme 360, um eine Kontaktfläche für einen leitenden Kontakt mit der dargestellten leitenden Schicht 226 der Detektoranordnung 200 zu bilden, wenn die Verbinderanordnung 300 und die Detektoranordnung 200 zusammengepaßt werden.
Die Verbinderanordnung 300 umfaßt leitende Kontaktteile 334, 344. Das Kontaktteil 334 umfaßt eine leitende Schicht 336, die über mindestens einem Abschnitt eines Kontaktzapfens aufgebracht ist, der so ausgebildet ist, daß er sich von der Trennwand 370 her in die Schaltungsaufnahme 360 erstreckt. Das Kontaktteil 344 umfaßt eine leitende Schicht 346, die über mindestens einem Abschnitt eines weiteren Kontaktzapfens aufgebracht ist, welcher so ausgebildet ist, daß er sich von der Trennwand 370 her in die Schaltungsaufnahme 360 erstreckt. Die Kontaktzapfen können aus irgendeinem geeigneten Material gebildet sein, beispielsweise einem elektrisch isolierenden Material. Wie in den 3 und 5 dargestellt ist, sind die Kontaktzapfen für die Kontaktteile 334, 344 blockförmig für die dargestellte Ausführungsform. Die leitenden Schichten 336, 346 können aus irgendeinem leitenden Material gebildet sein.
Der Verbinderkörper 301 legt Durchgangsstellen 328, 338, 348 fest, die sich durch die Trennwand 370 zwischen der Steckeraufnahme 352 und der Schaltungsaufnahme 360 erstrecken. Der Stift 320 ist mit der leitenden Schicht 326 über die Durchgangsstelle 328 leitend gekoppelt, und die Stifte 330, 340 sind jeweils mit den Kontaktteilen 334, 344 über die Durchgangsstellen 338 bzw. 348 gekoppelt. Die leitende Schicht 322 ist mit der leitenden Schicht 326 durch einen leitenden Durchgangsweg über die Durchgangsstelle 328 leitend gekoppelt. Die leitende Schicht 332 ist mit der leitenden Schicht 336 durch einen leitenden Durchgangsweg über die Durchgangsstelle 338 leitend gekoppelt. Die leitende Schicht 342 ist mit der leitenden Schicht 346 durch einen leitenden Durchgangsweg über die Durchgangsstelle 348 leitend gekoppelt.
Die Kontakte 334, 344 bilden eine elektrische Schnittstelle für die Verbinderanordnung 300. Wie in den 2 und 3 dargestellt ist, sind die Kontaktteile 334, 344 für einen elektrischen Kontakt mit leitenden Kontaktflächen bzw.
Kontaktpads 434 bzw. 444 der Schaltungsanordnung 400 für die dargestellte Ausführungsform konfiguriert, wenn die Schaltungsanordnung 400 in der Schaltungsaufnahme 360 angebracht ist.
Die Verbinderanordnung 300 ist so konfiguriert, daß sie bei der Anbringung der Schaltungsanordnung 400 in der Schaltungsaufnahme 360 hilft. Wie in 5 dargestellt ist, legt der Verbinderkörper 301 für die dargestellte Ausführungsform Schlitze 363, 365 entlang gegenüberliegender Seiten oder Wände der Schaltungsaufnahme 360 zum Positionieren der Schaltungsanordnung 400 für einen geeigneten Kontakt mit den Kontaktteilen 334, 344 und zum Befestigen der Schaltungsanordnung 400 in der Schaltungsaufnahme 360 fest. Die Verbinderanordnung 300 umfaßt eine Vorbelastungsstruktur 364, die so ausgebildet ist, daß sie sich in die Schaltungsaufnahme 360 von der Trennwand 370 erstreckt, um bei der Anbringung der Schaltungsanordnung 400 gegen die Kontaktteile 334, 344 zu helfen. Die Vorbelastungsstruktur 364 kann von den Kontaktteilen 334, 344 zur Anbringung der Schaltungsanordnung 400 weg gebogen und dann gegen die angebrachte Schaltungsanordnung 400 freigegeben werden, um die Schaltungsanordnung 400 gegen die Kontaktteile 334, 344 vorzubelasten. Die Vorbelastungsstruktur 364 kann aus irgendeinem geeigneten Material, wie z. B. einem Kunststoff gebildet sein. Wie in den 3 und 5 dargestellt ist, ist die Vorbelastungsstruktur 364 für die dargestellte Ausführungsform allgemein als frei tragender Träger geformt.
Die Verbinderanordnung 300 ist so konfiguriert, daß sie mit der Detektoranordnung 200 zusammenpaßt. Die Mündung der Schaltungsaufnahme 360 ist so konfiguriert, daß sie mit der Montagefläche 262 der Detektoranordnung 200 zusammenpaßt. Wie in den 3 und 5 dargestellt ist, legt der Verbinderkörper 301 für die dargestellte Ausführungsform an der Mündung der Schaltungsaufnahme 360 einen vorstehenden Rand 366 fest, der so konfiguriert ist, daß er die Montagefläche 262 umgibt und auf dem Positionierungsflansch 266 der Detektoranordnung 200 ruht. Die dargestellte leitende Schicht 326 kontaktiert die dargestellte leitende Schicht 226 der Detektoranordnung 200, wenn die Verbinderanordnung 300 und die Detektoranordnung 200 zusammengepaßt werden.
Der Verbinderkörper 300 ist auch mit einem Ausrichtungsmerkmal 368 zum Zusammenpassen mit dem Ausrichtungsmerkmal 268 der Detektoranordnung 200 konfiguriert, um bei der Ausrichtung der Kontaktteile 214, 224, 334, 344 für einen geeigneten Kontakt mit der Schaltungsanordnung 400 zu helfen. Wie in den 3 und 5 dargestellt ist, ist das Ausrichtungsmerkmal 368 für die dargestellte Ausführungsform ein an einer Innenseite oder Wand der Schaltungsaufnahme 360 ausgebildeter Sockel zum Zusammenpassen mit dem blockförmigen Ausrichtungskeil 268 der Detektoranordnung 200.
Beim Zusammenpassen der Verbinderanordnung 300 mit der Detektoranordnung 200 bilden die Schaltungsaufnahme 360 und die Montagefläche 262 ein Gehäuse, um die Schaltungsanordnung 400 aufzunehmen. Die Verbinderanordnung 300 ist an der Detektoranordnung 200 gesichert, um den Fluidsensor zu bilden. Für eine Ausführungsform wird der Rand 366 an der Kappe 260 ultraschallgeschweißt, um bei der Bereitstellung einer hermetischen Abdichtung der in dem Fluidsensor 100 untergebrachten Schaltungsanordnung 400 zu helfen.
Die Verbinderanordnung 300 ist so konfiguriert, daß sie bei der Anbringung des Fluidsensors 100 am Behälter 10 hilft, so daß sich die Detektoranordnung 200 in den Behälter 10 hinein erstreckt. Wie in den 1, 2 und 3 dargestellt ist, legt der Verbinderkörper 301 für die dargestellte Ausführungsform Gewinde 382 um den Außenumfang des Verbinderkörpers 301 zum distalen Ende 304 des Verbinderkörpers 301 hin fest. Die Detektoranordnung 200 kann durch eine Öffnung in einer Wand des Behälters 10 eingesetzt werden, und die dargestellte Verbinderanordnung 300 kann in eine geeignete Aufnahme bzw. einen Sockel 12 eingeschraubt werden, um den Fluidsensor 100 am Behälter 10 zu montieren, wie in 1 dargestellt ist.
Wie in den 1, 2, 3 und 4 dargestellt ist, legt der Verbinderkörper für die dargestellte Ausführungsform eine sechseckige Schnittstelle 384 um den Außenumfang des Verbinderkörpers 301 zu dem proximalen Ende 303 des Verbinderkörpers 301 fest, um die Anwendung eines Werkzeugs beim Anschrauben des Fluidsensors 100 in der Aufnahme 12 zu ermöglichen. Der dargestellte Verbinderkörper 301 legt auch einen Flansch 386 um den Außenumfang des Verbinderkörpers 301 zwischen der sechseckigen Schnittstelle 384 und den Gewinden 382 fest. Die dargestellte Verbinderanordnung 300 umfaßt einen O-Ring 388, der so montiert ist, daß er den Außenumfang des Verbinderkörpers 301 zwischen dem Flansch 386 und den Gewinden 382 umgibt, um bei der Abdichtung der Öffnung in der Aufnahme 12 zu helfen. Der O-Ring 388 kann aus irgendeinem geeigneten Material, beispielsweise Fluorsilikon gebildet sein.
Der Verbinderkörper 301 für die dargestellte Ausführungsform umfaßt geformte Körperabschnitte 306, 307, wie in 3 dargestellt ist. Die geformten Körperabschnitte 306, 307 werden durch Anwendung eines geeigneten Doppeleinspritz-Formprozesses gebildet. Bei der erste Einspritzung wird der geformte Körperabschnitt 306 aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet, das geeignet ist, die Ausbildung von leitenden Schichten 322, 326, 332, 336, 342, 346 bei der Aufbringung von leitendem Material über dem geformten Körperabschnitt 306 zu fördern. Der geformte Körperabschnitt 307 wird dann mit einem elektrisch isolierenden Material gebildet, das geeignet ist, eine Ansammlung von abgelagertem bzw. aufgebrachtem leitenden Material über dem geformten Körperabschnitt 307 bei der Aufbringung von leitenden Schichten 322, 326, 332, 336, 342, 346 zu verhindern.
Der geformte Körperabschnitt 307 wird um den geformten Körperabschnitt 306 herum ausgebildet und bedeckt oder maskiert selektiv Bereiche des geformten Körperabschnitts 306, um Strukturen bzw. Muster für die leitenden Schichten 322, 326, 332, 336, 342, 346 festzulegen. Leitendes Material kann dann selektiv über dem Verbinderkörper 301 aufgebracht werden, um die leitenden Schichten 322, 326, 332, 336, 342, 346 zu bilden, wenn sich das aufgebrachte leitende Material über den Bereichen des geformten Körperabschnitts 306 ansammelt, der durch den geformten Körperabschnitt 307 freiliegt.
Wie in den 2, 3, 4 und 5 dargestellt ist, legt der geformte Körperabschnitt 306 für die dargestellte Ausführungsform die Stiftzapfen für die Stifte 320, 330, 340, die Stiftzapfen für die Kontakte 334, 344, die Durchgangsstellen 328, 338, 348, die Schaltungsaufnahme 360, die Schlitze 363, 365 sowie das Ausrichtungsmerkmal 368 fest. Der dargestellte geformte Körperabschnitt 307 legt die Steckeraufnahme 352, die Vorbelastungsstruktur 364, den Rand 366, die Gewinde 382, die sechseckige Schnittstelle 384 sowie den Flansch 386 fest.
Für eine Ausführungsform, die einen elektrolosen Plattiervorgang einsetzt, um die leitenden Schichten 322, 326, 332, 336, 342, 346 aufzubringen, kann der geformte Körperabschnitt 306 aus einem geeigneten plattierbaren Harz gebildet sein, und der geformte Körperabschnitt 307 kann aus einem geeigneten, nicht-plattierbaren Harz gebildet sein. Ein geeignetes plattierbares Harz ist ein mit annähernd 30% Glas gefülltes Kunststoffharz wie z. B. ULTEM^® 2313, beispielsweise von GE Plastics von General Electric erhältlich, und ein geeignetes, nicht-plattierbares Harz ist ein mit annähernd 20% Glas gefülltes Kunststoffharz wie z. B. ULTEM^® 2212, beispielsweise von GE Plastics von General Electric erhältlich. Ein geeignetes leitendes Material kann dann auf eine geeignete Dicke über dem Verbinderkörper 301 aufplattiert werden und bildet die leitenden Schichten 322, 326, 332, 336, 342, 346 über dem geformten Körperabschnitt 306 in Übereinstimmung mit dem geformten Körperabschnitt 307. Für eine Ausführungsform kann beispielsweise etwa 0,0007 Inch Kupfer (Cu) selektiv über dem Verbinderkörper 301 aufplattiert werden, und beispielsweise etwa 0,0002 Inch Nickel (Ni) kann über der Kupferplattierung aufplattiert werden, um die leitenden Schichten 322, 326, 332, 336, 342, 346 zu bilden. Die Nickelplattierung dient als Sperre, um beim Schutz der Kupferplattierung vor Korrosion zu helfen, und hilft den elektrischen Kontakt für die leitenden Schichten 322, 326, 332, 336, 342, 346 zu fördern. (1 Inch = 2,54 cm).
Wenn leitendes Material aufgebracht wird, um die leitenden Schichten 322, 36, 332, 336, 342, 346 zu bilden, werden die leitenden Durchgangswege über die Durchgangsstellen 328, 338, 348 an den Innenwänden der Durchgangsstelle 328, 338, 348 mit dem aufgebrachten leitenden Material gebildet. Die Durchgangsstellen 328, 338, 348 können dann mit einem geeigneten Material, wie z. B. einem Epoxyharz gefüllt werden, um bei der Versiegelung irgend eines verbleibenden Zwischenraums an den Durchgangsstellen 328, 338, 348 zu helfen.
Die Schaltungsanordnung 400 umfaßt eine Sensorschaltung, die mit mindestens einer der leitenden Schichten 212, 222 der Detektoranordnung 200 leitend gekoppelt ist, um zu bestimmen, ob Fluid in dem Raum 250 zwischen den leitenden Schichten 212, 222 vorhanden ist. Die Sensorschaltung ist mit der Verbinderanordnung 300 leitend gekoppelt, um das elektrische Fluidsensor-Ausgangssignal zu erzeugen und an den elektrischen Verbinder 350 basierend darauf auszugeben, ob das Vorhandensein von Fluid mit der Detektoranordnung 200 erfaßt wird.
Da das Vorhandensein von Fluid in dem Raum 250 die Luft im Raum 250 verdrängt und die Durchlässigkeit des Dielektrikums für die Kapazität der Detektoranordnung 200 erhöht, erhöht das Vorhandensein von Fluid in dem Raum 250 die Kapazitanz der Detektoranordnung 200. Die Sensorschaltung überwacht die Kapazitanz der Detektoranordnung 200 und bestimmt, daß Fluid in dem Raum 250 vorhanden ist, wenn die Kapazitanz der Detektoranordnung 200 eine vorbestimmte Schwellen-Kapazitanz überschreitet. Die vorbestimmte Schwellen-Kapazitanz für die Sensorschaltung hängt von der Kapazitanz der Kapazität für die Detektoranordnung 200 ab, wie sie beispielsweise durch das spezielle Fluid, das mit der Detektoranordnung 200 zu erfassen ist, durch die Distanz zwischen den leitenden Schichten 212, 222 und durch den Oberflächenbereich der leitenden Schichten 212, 222 bestimmt ist.
Die Schaltungsanordnung 400 umfaßt eine gedruckte Schaltungsplatte 401 zum Tragen der Sensorschaltung und der leitenden Kontaktflächen bzw. Kontaktpads 414, 424, 434, 444. Wie in den 2 und 3 dargestellt ist, sind die Kontaktpads 414, 424, 434, 444 für die dargestellte Ausführungsform auf der gedruckten Schaltungsplatte 401 für einen geeigneten Kontakt mit den Kontakten 214, 224, 334, 344 positioniert, wenn die Schaltungsanordnung 400 in der Schaltungsaufnahme 360 und an der Montagefläche 262 montiert ist.
Die dargestellte Schaltungsanordnung 400 wird durch das Energiesignal mit Energie versorgt, welche durch den Stift 330, das Kontaktteil 334 und das Kontaktpad 434 geleitet wird, und wird durch das Erdungssignal geerdet, welches durch den Stift 320, die leitende Schicht 326, die leitende Schicht 226, das Kontaktteil 224 und das Kontaktpad 424 geleitet wird. Die geerdeten leitenden Schichten 226, 326 für die dargestellte Ausführungsform helfen, die Schaltungsanordnung 400 gegenüber einer elektromagnetischen Interferenz (EMI) abzuschirmen.
Die dargestellte Schaltungsanordnung 400 ist leitend mit der leitenden Schicht 212 über das Kontaktteil 214 und das Kontaktpad 414 gekoppelt, um ein Detektorkapazitanz-Spannungssignal der Detektoranordnung 200 zu überwachen. Die leitende Schicht 222 für die dargestellte Ausführungsform ist durch das Erdungssignal geerdet, welches durch den Stift 320, die leitende Schicht 326 und die leitende Schicht 226 geführt wird. Basierend darauf, ob Fluid mit der Detektoranordnung 200 erfaßt wird, wie es durch das überwachte Detektorkapazitanz-Spannungssignal bestimmt wird, erzeugt die dargestellte Schaltungsanordnung 400 das elektrische Fluidsensor-Ausgangssignal und gibt es an den Stift 340 des elektrischen Verbinders 350 über das Kontaktpad 444 und das Kontaktteil 344 aus.
Wie in 8 dargestellt ist, umfaßt die Sensorschaltung der Schaltungsanordnung 400 für die dargestellte Ausführungsform T-Filter 451, 456, eine Diode 452, Kapazitäten 453, 455, eine Referenz-Kapazität 454 sowie eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung mit kapazitivem Schwellendetektor (CTD-ASIC) 460. 9 veranschaulicht eine Anordnung der elektrischen Vorrichtungen 451 bis 456, 460 auf der gedruckten Schaltungsplatte 401 der Schaltungsanordnung 400 für die dargestellte Ausführungsform. Eine Schaltungsanordnung für eine Ausführungsform des CTD-ASIC 460 ist im US-Patent 5 446 444 im Namen von Benjamin N. Lease offenbart.
Für die dargestellte Sensorschaltung ist der CTD-ASIC 460 durch das Erdungssignal geerdet, welches durch das Kontaktpad 424 geleitet wird, und wird durch ein Signal von etwa +5 Volt mit Energie versorgt, welches durch das Kontaktpad 434 geleitet wird. Das Kontaktpad 434 ist mit der Anode der Diode 452 über das T-Filter 451 gekoppelt, und die Kathode der Diode 452 ist zur Energieversorgung des CTD-ASIC 460 gekoppelt. Das T-Filter 451 hilft, eine ausgestrahlte und geleitete elektromagnetische Interferenz (EMI) zu filtern. Die Kapazität 453 ist zwischen der Anode der Diode 452 und Erde gekoppelt.
Die Referenzkapazität 454 ist zwischen dem CTD-ASIC 460 und Erde gekoppelt. Die durch die leitenden Schichten 212, 222 der Detektoranordnung 200 gebildete Kapazität ist ebenfalls zwischen dem CTD-ASIC 460 und Erde gekoppelt, und desgleichen ist die leitende Schicht 212 mit dem CTD-ASIC 460 über das Kontaktpad 414 gekoppelt, und die leitende Schicht 222 ist geerdet.
Der CTD-ASIC 460 erzeugt das Fluidsensor-Ausgangssignal und gibt es über das T-Filter 456 an das Kontaktpad 444 aus. Das T-Filter 451 hilft, ausgestrahlte und geleitete elektromagnetische Interferenz (EMI) zu filtern. Die Kapazität 455 ist zwischen dem Ausgangssignalanschluß des CTD-ASIC 460 und Erde gekoppelt.
Um zu bestimmen, ob Fluid in dem Raum 250 der Detektoranordnung 200 vorhanden ist, lädt der CTD-ASIC 460 gleichzeitig die Referenzkapazität 454 und die Kapazität der Detektoranordnung 200. Der CTD-ASIC 460 überwacht das Spannungspotential über der Referenzkapazität 454 und über den leitenden Schichten 212, 222 als Funktion der Zeit mit einem Betriebsverstärker (op-amp) 462, der als Differentialverstärker konfiguriert ist. Der nicht-invertierende Eingang des Betriebsverstärkers 462 ist mit der Referenzkapazität 454 gekoppelt, und der invertierende Eingang des Betriebsverstärkers 462 ist mit der leitenden Schicht 212 der Kapazität für die Detektoranordnung 200 gekoppelt.
Wenn der CTD-ASIC 460 bestimmt, daß das Spannungspotential über der Referenzkapazität 454 mit schnellerer Geschwindigkeit zunimmt als über der Kapazität der Detektoranordnung 200, was angibt, daß die Kapazität der Detektoranordnung 200 eine höhere Kapazitanz aufweist, gibt der CTD-ASIC 460 ein Signal von etwa +5 Volt an das Kontaktpad 444 aus, um anzuzeigen, daß das Vorhandensein von Fluid mit der Detektoranordnung 200 erfaßt worden ist. Falls der CTD-ASIC 460 andernfalls bestimmt, daß das Spannungspotential über der Kapazität der Detektoranordnung 200 mit einer schnelleren Geschwindigkeit zunimmt als über der Referenzkapazität 454, was angibt, daß die Referenzkapazität 454 eine höhere Kapazitanz aufweist, gibt der CTD-ASIC 460 ein Signal von etwa null Volt an das Kontaktpad 444 aus.
Für die Sensorschaltung der dargestellten Schaltungsanordnung 400 sind geeignete T-Filter 451, 456 beispielsweise als Teile Nr. ACF321825-332 von TDK aus Japan erhältlich, und geeignete Kapazitäten 453, 455 haben beispielsweise eine Kapazitanz von etwa 0,1 μF. Eine geeignete Referenzkapazitanz 454 für die dargestellte Sensorschaltung hängt beispielsweise von dem speziellen Fluid ab, das mit der Detektoranordnung 200 zu erfassen ist, von dem Abstand zwischen den leitenden Schichten 212, 222 und von dem Oberflächenbereich der leitenden Schichten 212, 222.
Für eine Ausführungsform legt die dargestellte Detektoranordnung 200 die Oberflächen 210, 220 so fest, daß die dargestellten leitenden Schichten 212, 222 eine Länge von etwa 1500 Inch aufweisen und jeweilige Durchmesser von etwa 0,46 Inch und etwa 0,58 Inch, und die dargestellte Detektoranordnung 200 legt jeden der vier dargestellten Schlitze 257 mit einer Breite von etwa 0,125 Inch und einer Länge von etwa 1,25 Inch fest.
Damit für diese Ausführungsform der Detektoranordnung 200 ein Fluid mit einem relativen Dielektrikum im Bereich von etwa 1,7 bis etwa 4,0 erfaßt wird, wie z. B. für Öl oder Hydraulikfluid, weist eine geeignete Referenzkapazität 454 eine Kapazitanz von etwa 15 pF auf. Damit diese Ausführungsform der Detektoranordnung 200 ein Fluid mit einem relativen Dielektrikum im Bereich von etwa 12 bis 35 erfaßt, wie z. B. für Ethanol, hat eine geeignete Referenzkapazität 454 beispielsweise eine Kapazitanz von etwa 91 pF. Damit diese Ausführungsform der Detektoranordnung 200 ein Fluid mit einem relativen Dielektrikum im Bereich von 34 bis etwa 90 erfaßt, wie z. B. für Wasser oder ein Anti-Frostmittel, hat eine geeignete Referenzkapazität 454 eine Kapazitanz von etwa 240 pF.
Um zur Verhinderung der Bildung eines kurzen Wegs oder eines Wegs mit relativ niedrigem Widerstand zwischen den leitenden Schichten 212, 222 beim Erfassen eines relativ hochleitenden Fluids mit der Detektoranordnung 200 beizutragen, kann eine relativ dünne elektrisch isolierende Schicht über den leitenden Schichten 212, 222 der Detektoranordnung 200 für andere Ausführungsformen ausgebildet sein.
Da der Fluidsensor 100 eine sog. Solid-State-Schaltung verwendet, um zu bestimmen, ob Fluid mit der Detektoranordnung 200 erfaßt worden ist, überwindet der Fluidsensor 100 Nachteile, die mit schwimmenden Fluidpegelschaltern zusammenhängen. Beispielsweise ist der Fluidsensor 100 für Kraftfahrzeuganwendungen geeignet, da der Fluidsensor 100 zuverlässig trotz Vibration schaltet. Ferner ist die Lebensdauer des Fluidsensors 100 nicht durch irgendeinen mechanischen Verschleiß begrenzt.
In der vorangehenden Beschreibung wurde die Erfindung mit bezug auf spezifische, beispielhafte Ausführungsformen derselben beschrieben. Es ist jedoch klar, daß verschiedene Modifikationen und Änderungen an dieser vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist. Die Patentbeschreibung und die Zeichnungen sind dementsprechend als der Veranschaulichung dienend und nicht in einschränkendem Sinn zu verstehen.

Claims

Fluidsensor (100) mit: a) einer Detektoranordnung (200) zum Detektieren von Fluid (20), wobei die Detektoranordnung umfasst: (i) einen Detektorkörper (201) mit einem elektrisch isolierenden Material, der eine erste Oberfläche (220) und eine zweite Oberfläche (210) in einer vorbestimmten beabstandeten Beziehung mit der ersten Oberfläche (220) festlegt, wobei der Detektorkörper (201) einen Raum (250) zwischen der ersten Oberfläche (220) und der zweiten Oberfläche (210) festlegt, sowie einen Anschluss bzw. eine Öffnung (255, 257) festlegt, um ein Passieren von Fluid in den Raum (250) zwischen der ersten und der zweiten Oberfläche (220, 210) zu ermöglichen, (ii) einer über mindestens einen Abschnitt der ersten Oberfläche (220) des Detektorkörpers (201) aufgebrachten ersten leitenden Schicht (222), und (iii) einer über mindestens einen Abschnitt der zweiten Oberfläche (210) des Detektorkörpers (201) aufgebrachten zweiten leitenden Schicht (212), und b) einer Sensorschaltungsanordnung (400), die mit mindestens einer der ersten und zweiten leitenden Schichten (222, 212) leitend gekoppelt ist, um ein elektrisches Signal, basierend darauf, ob Fluid in dem Raum (250) zwischen der ersten und zweiten Oberfläche (220, 210) vorhanden ist, zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektorkörper (201) einen ersten geformten Abschnitt (206) und einen zweiten geformten Abschnitt (207) um den ersten geformten Abschnitt (206) herum aufweist, um Muster bzw. Strukturen für die ersten und zweiten leitenden Schichten (222, 212) festzulegen, wobei die ersten und zweiten geformten Abschnitte (206, 207) unterschiedliche Materialien aufweisen.
Fluidsensor nach Anspruch 1, wobei die erste Oberfläche (220) mindestens einen Abschnitt der zweiten Oberfläche (210) umgibt.
Fluidsensor nach Anspruch 2, wobei die erste Oberfläche (220) eine innere, allgemein zylindrische Oberfläche ist, und die zweite Oberfläche (210) eine äußere, allgemein zylindrische Oberfläche koaxial zu der ersten Oberfläche (220) ist.
Fluidsensor nach Anspruch 1, wobei der Detektorkörper (201) ferner eine Montagefläche (262) zum Haltern eines Kontaktteils (214, 224) für einen elektrischen Kontakt mit der Sensor-Schaltungsanordnung (400) festlegt und eine Durchgangsstelle (218, 228) festlegt, die sich zwischen der Montagefläche (262) und einer der ersten und zweiten leitenden Schichten (222, 212) erstreckt, wobei das Kontaktteil (214, 224) leitend mit einer der ersten und zweiten leitenden Schichten (222, 212) über die Durchgangsstelle (218, 228) gekoppelt ist.
Fluidsensor nach Anspruch 4, ferner mit einer gedruckten Schaltungsplatte (401) zum Haltern der Sensor-Schaltungsanordnung, wobei das Kontaktteil (214, 224) eine leitende Schicht (216, 226) aufweist, die über einem sich von der Montagefläche (262) erstreckenden Kontaktzapfen aufgebracht ist, und wobei die Detektoranordnung ferner eine Vorbelastungsstruktur (264) aufweist, die sich von der Montagefläche (262) des Detektorkörpers (201) zur Anbringung der gedruckten Schaltungsplatte (401) gegen das Kontaktteil (214, 224) erstreckt.
Fluidsensor nach Anspruch 1, ferner mit einer Verbinderanordnung (300), die mit der Detektoranordnung gekoppelt ist, um den Fluidsensor an einem Behälter (10) so anzubringen, dass die Detektoranordnung sich in den Behälter (10) erstreckt, um einen Fluidpegel in dem Behälter (10) zu erfassen.
Fluidsensor nach Anspruch 1, ferner mit: c) einer mit der Detektoranordnung gekoppelten Verbinderanordnung (300), wobei die Verbinderanordnung umfasst: i) einen Verbinderkörper (301), der eine Steckeraufnahme (352) für einen elektrischen Verbinder (350), eine Schaltungsaufnahme (360) zum Unterbringen der Sensor-Schaltungsanordnung (400), eine die Steckeraufnahme (352) von der Schaltungsaufnahme (360) trennende Trennwand (370), sowie eine sich durch die Trennwand (370) zwischen der Steckeraufnahme (350) und der Schaltungsaufnahme (360) erstreckende Durchgangsstelle (338, 348) festlegt, und ein Kontaktteil (334, 344) für elektrischen Kontakt mit der Sensor-Schaltungsanordnung (400), wobei das Kontaktteil mit dem elektrischen Verbinder (350) über die Durchgangsstelle (338, 348) leitend gekoppelt ist.
Fluidsensor nach Anspruch 7, wobei der elektrische Verbinder (350) einen Stift (320, 330, 340) aufweist, wobei der Stift eine leitende Schicht (322, 332, 342) umfasst, die über einem sich von der Trennwand (370) in der bzw. die Steckeraufnahme (352) erstreckende Stiftzapfen (321) aufgebracht ist.
Fluidsensor nach Anspruch 7, ferner mit einer gedruckten Schaltungsplatte (401) zum Haltern der Sensor-Schaltungsanordnung, wobei das Kontaktteil (334, 344) eine leitende Schicht (336, 346) aufweist, die über einem sich von der Trennwand (370) in der bzw. die Schaltungsaufnahme (360) erstreckenden Kontaktzapfen aufgebracht ist, und wobei die Verbinderanordnung ferner eine Vorbelastungsstruktur (364) aufweist, die sich in der Schaltungsaufnahme (360) von der Trennwand (370) zum Anbringen der gedruckten Schaltungsplatte (401) gegen das Kontaktteil (334, 344) erstreckt.
Fluidsensor nach Anspruch 1, ferner mit einer Verbinderanordnung (300), die mit der Detektoranordnung (200) gekoppelt ist, wobei die Verbinderanordnung (300) einen Verbinderkörper (301) umfasst, welcher eine Schaltungsaufnahme (360) zur Unterbringung der Sensorschaltungsanordnung (400) festlegt.
Fluidsensor nach Anspruch 10, wobei der Detektorkörper (201) ferner eine Montagefläche (262) festlegt und der Verbinderkörper (301) die Schaltungsaufnahme (360) mit einer Öffnung festlegt, die derart konfiguriert ist, dass sie mit der Montagefläche (262) so zusammenpasst, dass die Schaltungsaufnahme (360) und die Montagefläche (262) ein Gehäuse für die Sensor-Schaltungsanordnung (400) bilden.
Fluidsensor nach Anspruch 10, ferner mit einer leitenden Schicht (326), die über mindestens einem Abschnitt einer Innenseite der Schaltungsaufnahme (360) aufgebracht ist, um eine elektromagnetische Störung abzuschirmen.
Fluidsensor nach Anspruch 10, ferner mit einer gedruckten Schaltungsplatte (401) zum Haltern der Sensor-Schaltungsanordnung (400), wobei der Verbinderkörper (301) Schlitze (363, 365) entlang gegenüberliegender Seiten der Schaltungsaufnahme (360) festlegt, um die gedruckte Schaltungsplatte (401) in der Schaltungsaufnahme anzubringen.
Verfahren zur Herstellung eines Fluidsensors (100) mit folgenden Schritten: a) Ausbilden eines Detektorkörpers (201) mit einem elektrisch isolierenden Material, der eine erste Oberfläche (220) und eine zweite Oberfläche (210) in einer vorbestimmten, beabstandeten Beziehung mit der ersten Oberfläche (220) festlegt, wobei der Detektorkörper (201) einen Raum (250) zwischen der ersten Oberfläche (220) und der zweiten Oberfläche (210) festlegt, und einen Anschluss bzw. eine Öffnung (255, 257) festlegt, um ein Passieren von Fluid in den Raum (250) zwischen der ersten und der zweiten Oberfläche (220, 210) zu ermöglichen, b) Aufbringen einer ersten leitenden Schicht (222) über mindestens einen Abschnitt der ersten Oberfläche (220) des Detektorkörpers (201), c) Aufbringen einer zweiten leitenden Schicht (212) über mindestens einen Abschnitt der zweiten Oberfläche (210) des Detektorkörpers (201), und d) leitendes Koppeln der Sensor-Schaltungsanordnung (400) mit mindestens einer der ersten und zweiten leitenden Schichten (222, 212), wobei die Sensor-Schaltungsanordnung (400) eingerichtet ist, ein elektrisches Signal, basierend darauf, ob Fluid in dem Raum (250) zwischen der ersten und zweiten Oberfläche (220, 210) vorhanden ist, zu erzeugen, wobei der Bildungsschritt (a) die Schritte des Formens eines ersten Abschnitts (206) des Detektorkörpers (201) und des Formens eines zweiten Abschnitts (207) des Detektorkörpers (201) um den ersten geformten Abschnitt (206) herum umfasst, um Muster bzw. Strukturen für die ersten und zweiten leitenden Schichten (222, 212) festzulegen, wobei die ersten und zweiten geformten Abschnitte (206, 207) unterschiedliche Materialien aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Aufbringungsschritt (b) den Schritt des Plattierens der ersten leitenden Schicht (222) mit einem elektroloser Plattiervorgang umfasst.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Ausbildungsschritt (a) den Schritt des Formens des Detektorkörpers (201) derart, dass die erste Oberfläche (220) mindestens einen Abschnitt der zweiten Oberfläche (210) umgibt, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Ausbildungsschritt (a) den Schritt des Formens des Detektorkörpers (201) derart, dass die erste Oberfläche (220) eine innere, allgemein zylindrische Oberfläche und die zweite Oberfläche (210) eine äußere, allgemein zylindrische Oberfläche koaxial zu der ersten Oberfläche (220) ist, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 14, ferner mit dem Schritt des Ausbildens eines Kontaktteils (214, 224) an einer Montagefläche (262) des Detektorkörpers für einen elektrischen Kontakt mit der Sensor-Schaltungsanordnung (400), wobei das Kontaktteil mit einer der ersten und zweiten leitenden Schichten (222, 212) über eine Durchgangsstelle (218, 228), die sich zwischen der Montagefläche (262) und der einen leitenden Schicht erstreckt, leitend gekoppelt wird.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei der Kontaktbildungsschritt den Schritt des Aufbringens einer leitenden Schicht (216, 226) über einem sich von der Montagefläche (262) erstreckenden Kontaktzapfen umfasst, und wobei der Herstellungsschritt (d) einer leitenden Kopplung den Schritt des Anbringens einer gedruckten Schaltungsplatte (401) umfasst, welche die Sensor-Schaltungsanordnung haltert, gegen das Kontaktteil mit einer Vorbelastungsstruktur (264), die sich von der Montagefläche (262) des Detektorkörpers (201) erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 14, ferner mit dem Schritt des Ausbildens einer Verbinderanordnung (300) zum Montieren des Fluidsensors an einem Behälter (10) derart, dass sich der Detektorkörper (201) in den Behälter (10) erstreckt, um einen Fluidpegel in dem Behälter zu erfassen.
Verfahren nach Anspruch 14, ferner mit folgenden Schritten: Ausbilden eines Verbinderkörpers (301), der eine Steckeraufnahme (352) für einen elektrischen Verbinder (350), eine Schaltungsaufnahme (360) zum Unterbringen der Sensor-Schaltungsanordnung (400), eine die Steckeraufnahme (352) von der Schaltungsaufnahme (360) trennende Trennwand (370) sowie eine sich durch die Trennwand (370) zwischen der Steckeraufnahme (352) und der Schaltungsaufnahme (360) erstreckende Durchgangsstelle (338, 348) festlegt, Ausbilden eines Kontaktteils (334, 344) für die Herstellung eines elektrischen Kontakts mit der Sensor-Schaltungsanordnung (400), wobei das Kontaktteil mit dem elektrischen Verbinder (350) über die Durchgangsstelle (338, 348) leitend gekoppelt wird, Unterbringen der Sensor-Schaltungsanordnung (400) in der Schaltungsaufnahme (360) und leitendes Koppeln der Sensor-Schaltungsanordnung (400) mit dem Kontakt, und Sichern des Verbinderkörpers (301) am Detektorkörper (201).
Verfahren nach Anspruch 21, ferner mit dem Schritt des Ausbildens eines Stifts (320, 330, 340) des elektrischen Verbinders durch Aufbringen einer leitenden Schicht (322, 332, 342) über einen sich von der Trennwand (370) in der bzw. die Steckeraufnahme (352) erstreckenden Stiftzapfen (321).
Verfahren nach Anspruch 21, wobei der Kontaktbildungsschritt den Schritt des Aufbringens einer leitenden Schicht (336, 346) über einem sich von der Trennwand (370) in die bzw. der Schaltungsaufnahme (360) erstreckenden Kontaktzapfen umfasst, und wobei der Unterbringungsschritt den Schritt des Anbringens einer gedruckten Schaltungsplatte (401), welche die Sensor-Schaltungsanordnung haltert, gegen das Kontaktteil mit einer Vorbelastungsstruktur (364), welche sich von der Trennwand (370) in die Schaltungsaufnahme (360) erstreckt, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 14, ferner mit den folgenden Schritten: Ausbilden eines Verbinderkörpers (301), der eine Schaltungsaufnahme (360) festlegt, Unterbringen der Sensor-Schaltungsanordnung (400) in der Schaltungsaufnahme (360), und Sichern des Verbinderkörpers (301) am Detektorkörper (201).
Verfahren nach Anspruch 24, wobei der Sicherungsschritt den Schritt des Ineinanderpassens einer Öffnung der Schaltungsaufnahme (360) mit einer Montagefläche (262) des Detektorkörpers (301) umfasst, so dass die Schaltungsaufnahme (360) und die Montagefläche (262) ein Gehäuse für die Sensor-Schaltungsanordnung (400) bilden.
Verfahren nach Anspruch 24, ferner mit dem Schritt des Aufbringens einer leitenden Schicht (326) über mindestens einen Abschnitt einer Innenseite der Schaltungsaufnahme (360) zum Abschirmen einer elektromagnetischen Störung.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei der Unterbringungsschritt den Schritt des Anbringens einer gedruckten Schaltungsplatte (401), welche die Sensor- Schaltungsanordnung haltert, in der Schaltungsaufnahme (360) über Schlitzen (363, 365), die entlang gegenüberliegenden Seiten der Schaltungsaufnahme festgelegt sind, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei der Sicherungsschritt den Schritt des Ultraschallschweißens des Verbinderkörpers (301) an den Detektorkörper (201) umfasst.