ES2198889T3 - Captador de presion diferencial. - Google Patents

Abstract

Captador de presión diferencial que comprende una caja (1) formada por dos partes (2, 3) unidas entre sí herméticamente, definiendo entre ellas una cavidad interior cerrada (5), una membrana deformable (7) que divide la citada cavidad interior en dos cámaras no comunicantes (5a, 5b) que están en comunicación con dos fuentes de fluido bajo presión por medio de dos orificios (9a, 10a) formados respectivamente en las citadas partes de la caja (1), realizada de forma tal que constituye una armadura de un primer y un segundo condensador de capacidad variable (C1, C2) estando asociado a otras dos armaduras (11, 12) montadas fijas en la caja (1) del captador de una parte y otra de la armadura central móvil formada por la membrana (7), y medios sensibles a una deformación de la membrana (7) debida a una diferencia entre las presiones (P1, P2) existentes en las dos cámaras (5a, 5b) para producir una señal eléctrica representativa de dicha diferencia de presión, caracterizado porque los medios sensibles comprenden un circuito de medida (13), las capacidades correspondientes (C1, C2) del primer y segundo condensadores de capacidad variable que se descomponen en un primer (13a) y un segundo (13b) circuitos de doble cara interconectados, de dimensiones similares a las de la membrana (7), que están dispuestos respectivamente en las dos cámaras no comunicantes (5a, 5b) en la proximidad de la membrana (7) y paralelamente a ella, de manera que dividen cada una de las cámaras (5a, 5b) en dos partes comunicantes que están fijadas en la membrana (7) por su zona periférica por medios de unión (8); las caras de los circuitos (13a, 13b), que están orientadas hacia la membrana deformable (7), comprenden cada una de ellas una zona en la cual se han montado respectivamente la armadura fija (11) del primer condensador de capacidad variable y la armadura fija (12) del segundo condensador de capacidad variable, y las caras de los circuitos (13a, 13b) que están opuestas a la membrana (7) comprenden cada una de ellas una zona sobre las cuales se han montado los componentes (R1, C1 y D1; R2, C2 y D2) sensibles al desplazamiento de la membrana (7) hacia una u otra de las armaduras fijas (11, 12) y una zona insensible a las capacidades parásitas, las cuales están formadas por las zonas periféricas de los circuitos (13a, 13b), estando prevista en una de estas últimas caras otra zona insensible a las capacidades parásitas para el montaje de los componentes que forman el resto del circuito de medida (13).

Description

Captador de presión diferencial.

La presente invención se refiere a un captador de presión diferencial que comprende una caja formada por dos partes, unidas entre sí, que definen entre ellas una cavidad interior cerrada, una membrana deformable que divide la citada cavidad interior en dos cámaras no comunicantes, que están en comunicación con fuentes de fluidos bajo presión a través de dos orificios existentes en las citadas partes de la caja, realizada de manera que constituya una armadura de un primer y de un segundo condensador de capacidad variable asociado a otras dos armaduras montadas fijas en la caja del captador de una parte y de otra de la armadura central móvil formada por la membrana, y medios sensibles a la deformación de la membrana debida a una diferencia entre las presiones existentes en las dos cámaras, que puedan producir una señal eléctrica representativa de dicha diferencia de presión. Un captador de este tipo ha sido publicado en el documento US n° 5 150 275.

En la actualidad, los captadores de este tipo se utilizan especialmente para medir diferencias de presión muy débiles (inferiores a 1 Pa). Debido a que estos captadores funcionan bajo el principio del condensador doble diferencial más bien que bajo el principio del condensador único, son menos sensibles a los efectos de la temperatura que inciden sobre la medida de la presión. Estos efectos constituyen la principal dificultad a resolver para la fabricación de los captadores de presión diferencial. Los que se presentan más a menudo en la práctica son de dos clases, y se traducen, por una parte, por la deformación (por ejemplo la dilatación) de la membrana que, incluso con un ligero desplazamiento, ya introduce una variación de la "presión cero" y, por otra parte, por una variación de la sensibilidad del dispositivo de medición (medida en V/Pa) en el caso de la deformación de un elemento del captador (armaduras, membranas, partes de la caja, etc...). Se ha constatado, por ejemplo, que un desplazamiento de la membrana de aproximadamente 1 \mum, provocado por una elevación de la temperatura, es interpretada en la medida como una diferencia de presión de 1 Pa. El interés de los captadores arriba citados es debido a que la simetría de su construcción le permite compensar los efectos de la temperatura, ya que cualquier aumento o disminución de la capacidad del primer condensador variable ocasiona una disminución y un aumento correspondientes de la capacidad del segundo condensador variable.

De todas maneras, los captadores capacitivos presentan un cierto número de problemas. Uno de estos problemas, que está relacionado con la estructura mecánica del captador, es debido a la utilización de la materia aislante, muy costosa, que sirve para asegurar, por una parte, la estanqueidad del paso de cada armadura en las partes correspondientes de la caja, así como el mantenimiento de las cotas mecánicas en la gama de utilización de la temperaturas, y, por otra parte, el calaje simétrico de las armaduras, ya que la más mínima variación de distancia entre las armaduras y la membrana falsea la medida.

Otro problema fundamental de este tipo de captador se deriva de los conductores que lo unen al dispositivo de medición y que inducen capacidades parásitas no despreciables con relación a las capacidades que varían con el tiempo en función de la presión y la temperatura. Se observan especialmente numerosas capacidades parásitas debidas a los hilos que unen cada una de las armaduras a la masa, que está referenciada en la caja del captador. Dicha caja presenta el inconveniente de hallarse en la proximidad de los hilos que unen cada armadura al dispositivo de medida. Se crean también capacidades parásitas entre el paso de cada armadura y la parte de la caja del captador que le está asociada. Se comprende fácilmente que la existencia de todas estas capacidades parásitas tiene una incidencia negativa sobre la precisión de la medida de la diferencia de las presiones, ya que las capacidades pueden variar tanto si los hilos se mueven o por efecto de una deformación o bien por una variación de las características de los elementos que componen el captador.

Por último, puede mencionarse aún otro problema que se presenta con frecuencia en este tipo de captador, que es el de garantizar el aislamiento de la membrana en el tiempo, con el fin de evitar que el polvo, la corrosión, la humedad, etc., den origen a defectos evolutivos que falseen las medidas. En la práctica, se ha pasado a menudo a utilizar membranas de aislamiento y un fluido dieléctrico intermedio entre la membrana deformable que sirve para efectuar la medición y las membranas de aislamiento. La consecuencia de todo ello es que estos captadores son de difícil realización y su precio es elevado.

La presente invención tiene por objeto, por lo tanto, proporcionar un captador de presión que sea de fabricación simple, económico y capaz de medir presiones diferenciales muy débiles, por ejemplo del orden de 1 Pa o menos, siendo además mucho menos sensible a las variaciones de temperatura y del ambiente donde funciona.

La presente invención tiene también por objeto proporcionar un captador de presión que sea relativamente insensible a las capacidades parásitas de sus componentes.

A tal efecto, el captador de presión diferencial según la invención está caracterizado en que los medios sensibles comprenden un circuito de medida de las capacidades correspondientes del primer y segundo condensadores de capacidad variable que se descompone en un primer y un segundo circuitos de doble cara interconectados, de dimensión semejante al de la membrana, que están situados respectivamente en las dos cámaras no comunicantes en la proximidad de la membrana y en paralelo con ella, de forma que dividen cada una de las cámaras en dos partes comunicantes, fijadas en la membrana por su parte periférica por medios de unión, las caras de los circuitos, que están orientadas hacia la membrana deformable, comprenden cada una de ellas una zona en la cual están respectivamente implantadas la armadura fija del primer condensador de capacidad variable y la armadura fija del segundo condensador de capacidad variable, y las caras de los circuitos, que están opuestas a la membrana, comprenden cada una de ellas una zona sobre la cual están montados respectivamente componentes sensibles al desplazamiento de la membrana hacia una u otra de las armaduras fijas, y una zona insensible a las capacidades parásitas, las cuales están constituidas por las zonas periféricas de los circuitos, estando prevista otra zona insensible a las capacidades parásitas, en una de estas últimas caras, para el montaje de los componentes que forman el resto del circuito de medida.

Otras características y ventajas de la presente invención se destacarán mejor a lo largo de la siguiente descripción de una forma preferida de realización de la invención, teniendo como referencia los dibujos anexos en los cuales:

\bullet la figura 1 es una vista de la parte superior de la caja del captador de presión según la invención;

\bullet la figura 2 es una vista en sección del captador según la línea I-I de la figura 1;

\bullet la figura 3 es una vista en sección de una parte de la periferia del captador según la línea II-II de la figura 1, representando los medios de enlace que unen la membrana al primer y segundo circuitos;

\bullet la figura 4 representa el esquema electrónico simplificado del circuito de medida unido al captador;

\bullet la figura 5 representa el esquema de montaje de los componentes en la cara del primer circuito que está opuesto a la membrana;

\bullet la figura 6 representa el esquema de montaje de los componentes en la cara del segundo circuito que está opuesto a la membrana;

\bullet la figura 7 es una vista en sección simplificada de una variante de los medios de enlace que unen la membrana al primer y segundo circuitos.

El captador de presión representado en las figuras 1 y 2 está constituido por una caja 1 compuesta de dos partes 2 y 3 similares, unidas una a la otra por tornillos 4, y que definen entre sí una cavidad interior cerrada 5 de forma preferentemente cilíndrica. Como se ilustra en la figura 1, la caja tiene una forma circular, pero puede presentar también otras formas, por ejemplo una forma rectangular. Una junta de estanqueidad 6 de materia elastómera o de una materia para junta compatible con el fluido o los fluidos cuya presión se quiere medir, está interpuesta entre las dos partes 2 y 3 de la caja 1. Con referencia a la figura 2, las partes 2 y 3 de la caja tienen, vistas en sección, la forma de copelas con paredes de fondo planas 2a y 3a de un espesor predeterminado y paredes periféricas 2b y 3b de una altura predeterminada, que se extienden de una forma sensiblemente perpendicular a las paredes de fondo 2a y 3a que les son asociadas, y paralelamente a éstas, los extremos libres de cada una de las paredes 2b y 3b curvadas respectivamente hacia abajo y hacia arriba.

La cavidad interior 5 de la caja 1 está dividida por una membrana o diafragma deformable 7 en dos cámaras no comunicantes 5a y 5b. La membrana 7 tiene una forma general circular e incorpora una parte anular 7a que presenta, vista en sección, un perfil ondulado y una parte anular periférica plana 7b, que esta encastrada entre las partes 2 y 3 de la caja 1 por medios de enlace 8 que se describirán con detalle más adelante.

La parte 2 de la caja incorpora un manguito 9 provisto de un orificio 9a que permite poner la cámara 5a en comunicación con una primera fuente de fluido (no mostrada) a una presión P1 por medio de una conducción (también sin mostrar). Asimismo, la parte 3 de la caja 1 incorpora un manguito 10 provisto de un orificio 10a que permite poner en comunicación la cámara 5b con una segunda fuente de fluido bajo presión (no mostrada) a una presión P2 por medio de una conducción (no mostrada). Aunque los manguitos 9 y 10 se representen formados por una sola pieza respectivamente con las partes 2 y 3 de la caja 1, estos manguitos 9 y 10 podrían estar compuestos por piezas distintas fijadas por cualquier medio apropiado, por ejemplo por tornillos, a las partes 2 y 3 de la caja.

Cuando las presiones P1 y P2 existentes respectivamente en las cámaras 5a y 5b son diferentes, la membrana 7 se deforma. La magnitud de esta deformación y su sentido proporcionan una indicación del valor y del signo de la diferencia de presión P1-P2. El captador de presión incorpora por lo tanto, como los captadores de presión conocidos, medios sensibles a la deformación de la membrana 7 y productores de una señal eléctrica representativa de la diferencia de presión P1-P2.

En la forma de realización del captador de presión según la invención descrita anteriormente, la membrana 7 está realizada de tal forma que constituye la armadura de dos condensadores de capacidad variable C1 y C2. Para ello, la membrana 7 está asociada a dos armaduras 11 y 12 montadas fijas en la caja 1 del captador por una parte y por otra de la armadura central móvil formada por la membrana 7. En presencia de una diferencia de presión P1-P2, la membrana 7 se deforma de tal modo que su parte anular 7a de perfil ondulado se desplaza en una dirección perpendicular a su plano y los medios sensibles se disponen de manera que midan el valor del desplazamiento de la parte anular central 7a de la membrana 7 y proporcionen una indicación del sentido de desplazamiento hacia arriba (P2 > P1) o hacia abajo (P2 < P1). Como el captador de presión según la invención funciona según el principio de condensador doble diferencial, la medida efectuada por los medios sensibles se traduce por la medida de las capacidades correspondientes C1 y C2 del primer y del segundo condensadores de capacidad variable.

Según la invención, los medios sensibles comprenden, con referencia a la figura 2, un circuito de medida 13 de las capacidades C1 y C2 del primer y segundo condensadores variables, que se descompone en un primer circuito 13a y un segundo circuito 13b. Los circuitos 13a y 13b son circuitos impresos de tipo conocido, que utilizan un substrato de doble cara, teniendo el substrato del circuito 13a el mismo espesor que el substrato del circuito 13b. Estos últimos tienen sensiblemente la misma forma y dimensiones que la membrana 7 y están dispuestos respectivamente en las cámaras no comunicantes 5a y 5b de la caja 1, en planos sensiblemente paralelos al plano de la membrana 7 y a distancias idénticas y próximas a ella. Las zonas periféricas externas de los circuitos 13a y 13b están unidas, por medio de las juntas 6, respectivamente a las paredes periféricas 2b y 3b correspondientes de las partes 2 y 3 de la caja 1. Respecto a las zonas periféricas internas de los circuitos 13a y 13b, éstas se hallan unidas respectivamente a las zonas periféricas superior e inferior de la membrana 7 por los medios de unión 8 arriba citados. Estos últimos, en la forma de realización ilustrada en la figura 2, están compuestos por dos separadores 8a y 8b idénticos de forma circular, de tipo metálico, que están dispuestos exactamente uno sobre el otro entre las paredes periféricas 2b y 3b de las partes 2 y 3 de la caja 1, y entre las cuales está fijada la parte periférica plana 7b de la membrana 7. La estanqueidad entre la membrana 7 y los separadores 8a y 8b, así como la estanqueidad entre los separadores 8a y 8b y los circuitos 13a y 13b, puede obtenerse con facilidad mediante un encolado adecuado. Debido a esta disposición, la zona periférica de los circuitos 13a y 13b se halla a masa, la cual está referenciada en las partes 2 y 3 de la caja 1, y la zona periférica de la membrana 7, debido a que se halla en contacto con los separadores 8a y 8b, está igualmente a masa. Si se compara esta disposición de la membrana 7 con la disposición de la membrana descrita en el estado de la técnica, se constata que la dilatación o incluso la contracción de la parte periférica plana 7b de la membrana 7 bajo el efecto de una variación de temperatura queda atenuada, debido a que la membrana no está fijada directamente en las partes 2 y 3 de la caja 1 del captador. En efecto, gracias en particular a la presencia de las juntas 6 y del encolado efectuado entre la membrana 7 y los separadores 8a y 8b, y entre los separadores 8a y 8b y los circuitos 13a y 13b, cualquier variación de origen térmico puede ser absorbida fácilmente. Además, los coeficientes de dilatación de la membrana 7, de los separadores 8a y 8b, así como de los circuitos 13a y 13b se eligen de forma adecuada, con objeto de limitar todavía más los riesgos de dilatación y de contracción térmicas.

Como se puede ver en la figura 3, los separadores 8a y 8b se utilizan, de forma ventajosa, para asegurar la interconexión eléctrica de los circuitos 13a y 13b. Con referencia a las figuras 1 y 3, dichos separadores incorporan respectivamente el primer y segundo pasos, los cuales, a causa de la superposición exacta de los dos separadores 8a y 8b se hallan en correspondencia de manera que forman dos pasos continuos TRA1 y TRA2 por cada uno de los cuales pasan respectivamente un primer y un segundo conductores, por ejemplo una varilla metálica T1 y una varilla metálica T2, las cuales atraviesan el substrato del primer y segundo circuitos 13a y 13b. Los primeros extremos libres de las varillas T1 y T2 están respectivamente en contacto con la primera y segunda pistas 14a y 15a del circuito 13a y los segundos extremos libres correspondientes a las varillas T1 y T2 están respectivamente en contacto con la primera y segundas pistas 14b y 15b del circuito 13b. Como se explicará a continuación, las pistas 14a, 15a, 14b y 15b estarán situadas en zonas específicas de los circuitos 13a y 13b, en particular en zonas insensibles a las capacidades parásitas.

Con referencia a la figura 2, las caras del primer y segundo circuitos 13a y 13b, que están orientadas hacia la membrana 7, incluyen cada una de ellas una zona anular central sobre la cual se han impreso respectivamente las armaduras fijas 11 y 12 del primer y segundo condensadores de capacidad variable C1 y C2. Estos últimos, tienen una forma circular, un radio igual a algo menos de un tercio del radio de la membrana 7 y de los circuitos 13a y 13b, y están dispuestos de forma que sus ejes respectivos se confundan con los ejes respectivos de los orificios 9a y 10a. Aparte de estas dos armaduras, no se ha previsto el montaje de ningún componente en estas caras.

Una disposición tal de las armaduras 11 y 12 es mucho más simple que la descrita en el estado de la técnica ya que permite atravesar, no solamente los pasos de armadura, sino igualmente la costosa materia aislante que los envuelve. Además, el hecho de que las armaduras 11 y 12 estén impresas directamente sobre los circuitos 13a y 13b, y que la distancia entre los circuitos 13a y 13b esté determinada por el espesor de los separadores 8a y 8b, permite suprimir el eventual riesgo de variación de la distancia que separa las armaduras 11 y 12 de la membrana 7 bajo el efecto de una variación de temperatura. Finalmente, esta disposición permite suprimir las capacidades parásitas que se crean entre los pasos de las armaduras y las partes de la caja del captador, así como las capacidades parásitas que se creaban entre las armaduras y las partes de la caja del captador; en efecto, dichas capacidades ya no pueden existir, dado que las armaduras 11 y 12 se hallan en zonas alejadas de la parte periférica del captador, la cual ha sido escogida como masa.

A fin de evitar que las armaduras 11 y 12 reciban partículas de polvo distintas de las gotitas de agua que proceden del gas cuya presión se desea medir, se procede de forma que las partes de la cámara 5a, que están formadas de una parte y de la otra del circuito 13a, y las partes de la cámara 5b, que están formadas de una parte y de la otra del circuito 13b, se comuniquen entre sí mediante varios orificios pasantes 01 (sólo se representa uno) realizados en el circuito 13a y por varios orificios pasantes 02 (sólo se representa uno) realizados en el circuito 13b. El diámetro de los orificios 01 y 02 está dimensionado a un valor reducido, a fin de evitar que las partículas de polvo o las gotitas de agua puedan pasar a través de dichos orificios, y éstos se disponen de manera que no estén alineados con los orificios de alimentación de fluido 9a y 9b que les están asociados respectivamente. Los circuitos 13a y 13b y sus orificios 01 y 02 correspondientes no tienen la pretensión de reemplazar completamente las membranas de aislamiento utilizadas en el estado de la técnica y que se han mencionado anteriormente. De todas maneras, su presencia permite atenuar los defectos evolutivos de la membrana que falsean las medidas, y esta solución, por otra parte, es mucho menos costosa.

Siempre con referencia a la figura 2, las caras de los circuitos 13a y 13b, que están dirigidas en dirección opuesta a la de la membrana 7, incluyen cada una de ellas una zona sensible al desplazamiento de la membrana 7, comprendiendo cada una zona sensible al desplazamiento de la membrana 7 hacia una u otra de las armaduras fijas 11 y 12. Estas zonas, de manera evidente, están situadas respectivamente por encima de la zona definida por la armadura 11 y por debajo de la zona definida por la armadura 12. Como se verá en detalle más adelante, sobre estas partes sensibles al desplazamiento de la membrana 7 se montan los componentes R1 y D1 sensibles a la variación de la capacidad variable C1 del primer condensador y los componentes R2 y D2 sensibles a la variación de la capacidad C2 del segundo condensador, siendo dichos componentes los mismos para cada una de las zonas de los circuitos 13a y 13b. Otra zona, cuya particularidad es ser insensible a las capacidades parásitas, está formada sobre una de las caras de los circuitos 13a y 13b opuestos a la membrana 7, por ejemplo sobre la cara del primer circuito 13a. Como se verá en detalle más adelante, esta zona está destinada al montaje de los componentes (no representados) que forman el resto del circuito de medida 13.

Se pasará ahora a tomar como referencia las figuras 4, 5 y 6 para describir en detalle, desde un punto de vista electrónico, el contenido de las zonas sensibles al desplazamiento de la membrana 7 que están asociadas respectivamente a los circuitos 13a y 13b y el contenido de la zona insensible a las capacidades parásitas del circuito 13a.

La figura 4 representa un esquema electrónico simplificado del circuito de medida 13. Como puede comprobarse, este circuito comprende una primera parte 16 representada por línea de puntos, que constituye la parte de alimentación del circuito 13, la cual proporciona, de preferencia, una tensión sinusoidal; una segunda parte 17, que constituye la parte verdaderamente activa del circuito 13, es decir, que es sensible al desplazamiento de la membrana 7 y, finalmente, una tercera parte 18 que, como la parte 16, está representada por línea de puntos, y que constituye la parte de salida del circuito 13. Más exactamente, la parte 17 comprende dos brazos simétricos BR1 y BR2 cuyos primeros extremos están unidos a la parte de alimentación 16 del circuito 13, dependiendo la amplitud de la señal recibida en cada brazo BR1 y BR2 de las capacidades C1 y C2 a medir, y cuyos correspondientes segundos extremos están unidos a la parte de salida 18 del circuito 13.

De preferencia, los brazos simétricos BR1 y BR2 de la parte 17 están constituidos, por una parte, por las resistencias fijas R1 y R2 del mismo valor, montadas respectivamente en serie con los condensadores variables C1 y C2, ambos unidos a masa, y, por otra parte, por los diodos D1 y D2 de iguales características y cuyos correspondientes ánodos y cátodos están conectados respectivamente entre la resistencia R1 y el condensador C1 y entre la resistencia R2 y el condensador C2, de forma que detecten respectivamente la cresta positiva de la señal sinusoidal obtenida entre R1 y C1 y la cresta negativa de la señal sinusoidal obtenida entre R2 y C2.

De preferencia, la parte de alimentación 16 del circuito 13 comprende una fuente alterna V que suministra una tensión sinusoidal a los bornes de las resistencias fijas R1, R2 de cada brazo BR1 y BR2 que está unido a dicha fuente. Debido a la simetría de la parte 17 sensible al desplazamiento de la membrana 7, las tensiones obtenidas respectivamente en los brazos BR1 y BR2 tienen valores iguales, siendo el valor de la tensión del brazo BR2 inverso del valor de la tensión en el brazo BR1. De una forma ventajosa, la tensión sinusoidal proporcionada por la fuente V está exenta de cualquier componente continua indeseable, y además se halla centrada perfectamente con respecto al cero. Esto se obtiene, de forma conocida, mediante el montaje en serie con la fuente V de un condensador de desacoplo Cd, cuya misión es la de suprimir cualquier componente continua susceptible de estar contenida en la tensión sinusoidal, y una bobina L conectada a masa, cuya misión es centrar con relación al cero la tensión sinusoidal suministrada por la fuente V.

De forma conocida, la parte de salida 18 del circuito 13 comprende un montaje en puente compuesto de dos brazos simétricos BR3 y BR4 que están conectados respectivamente al cátodo del diodo D1 y al ánodo del diodo D2 de la parte activa 17. De preferencia, los brazos simétricos BR3 y BR4 están constituidos por las resistencias fijas R3 y R4 del mismo valor, montadas respectivamente en serie con los condensadores fijos C3 y C4 de la misma capacidad, ambos conectados a masa. La misión de los condensadores C3 y C4 es la de suprimir la componente alterna de las crestas obtenidas respectivamente en el cátodo del diodo D1 y en el ánodo del diodo D2, de tal forma que pueda circular una corriente continua por la parte de salida 18 del circuito de medida 13. La presencia de las resistencias R3 y R4, por las cuales circula la corriente continua, permite medir una tensión U continua, por ejemplo en el brazo BR4, que es función de la diferencia de las capacidades C1-C2, y es descriptiva de la diferencia de presiones Pl-P2 que existen de una parte y otra de la membrana 7.

Tal como se representa en el esquema, R1 y R2 tienen un valor de 5,11 k\Omega, R3 y R4 son de 10 k\Omega, y C3 y C4 son de 1 nF. Cuando la diferencia P1-P2 es nula, la corriente que circula por R3 y R4 es de 0,2 mA, y la tensión U es de 0 V.

Como se puede comprobar en el esquema del circuito 13 de la figura 4, la parte de alimentación 16 no es sensible a las capacidades parásitas. En efecto, estas últimas no influirán sobre la diferencia de las capacidades C1-C2 ya que harán variar de la misma manera la amplitud y la fase de las señales sinusoidales que se generan respectivamente en los brazos BR1 y BR2. La parte de salida 18 del circuito 13 no es sensible a las capacidades parásitas debido a que está recorrida por una corriente continua. Finalmente, sólo los brazos BR1 y BR2 son sensibles a las capacidades parásitas, ya que están excitados por la tensión sinusoidal suministrada por la fuente V. Por consiguiente, la invención proporciona un captador de presión diferencial, en el cual el circuito de medida 13 de las capacidades, comparado con los circuitos clásicos de medida de capacidades, está muy poco afectado por las capacidades parásitas. Como las partes 16 y 18 del circuito 13 no son sensibles a las capacidades parásitas, parecería oportuno elegirlas para realizar, por medio de los pasos TRA1 y TRA2, la conexión eléctrica entre los circuitos 13a y 13b. A tal efecto, como puede verse en la figura 4, la varilla T1 contenida en el paso TRA1 tendrá sus extremos libres conectados respectivamente entre Cd y L del circuito 13a por una pista P1, y a R2 del circuito 13b por una pista P2, y la varilla T2 contenida en el paso TRA2 tendrá sus extremos libres conectados respectivamente a C4 del circuito 13a por una pista P3, y al ánodo de D2 del circuito 13b por una pista P4.

Como puede verse en las figuras 5 y 6, todos los componentes del circuito de medida 13 son, preferentemente, de montaje en superficie. Más exactamente con referencia a la figura 5, el brazo BR1 de la parte 17, sensible a la variación de capacidad C1 del primer condensador variable, está montado sobre la cara del circuito 13a, opuesta a la membrana 7, en una zona anular intermedia de ella. Dicha zona anular intermedia constituye igualmente la zona de montaje de los componentes de la parte de alimentación 16, sobre los cuales, siendo conocidos por el experto en la materia, no se dará descripción ni referencia, así como de la zona de montaje de los componentes C3, C4, R3, y R4 de la parte de salida 18 del circuito 13. Más exactamente con referencia ahora a la figura 6, el brazo BR2, sensible a la variación de capacidad C2 del segundo condensador variable, está montado sobre la cara del circuito 13b, opuesta a la membrana 7, igualmente en una zona intermedia anular de ella. Es comprobable que esta arquitectura de los circuitos 13a y 13b es totalmente apropiada para resolver el problema de la aparición perjudicial de las capacidades parásitas, ya que los circuitos 13a y 13b están incorporados en la caja 1 del captador sin necesitar hilos de unión, que los enlaces entre los distintos componentes ya no están formados por hilos susceptibles de moverse, sino que están formados por pistas impresas, y, finalmente, que las armaduras 11 y 12 están, de alguna forma, aisladas de las partes eléctricas del circuito 13 sensibles al desplazamiento de la membrana 7, respectivamente por los substratos de los circuitos 13a y 13b. De todo ello se desprende que las mediciones de la presión diferencial serán mucho más precisas.

A fin de reducir todavía más los efectos de la temperatura, los elementos del captador de presión se eligen de un material apropiado. A título indicativo, los circuitos 13a y 13b incorporan cada uno de ellos un substrato de epoxi cargado de fibra de vidrio, los separadores metálicos 8a y 9b son de acero y la membrana 7 es de acero.

Se da por supuesto que la forma de realización del captador de presión diferencial que se ha descrito anteriormente se expone a título puramente indicativo y en modo alguno limitativo, y que pueden introducirse fácilmente numerosas modificaciones aportadas por el experto en la materia sin que por ello se salga del marco de la invención. Es así particularmente que los medios de enlace 8 pueden incorporar, como se ha representado en la figura 7, un separador 8'a en lugar de dos separadores 8a y 8b. En este caso, la parte periférica 7b de la membrana 7 está fijada entre la cara inferior del separador 8' y la zona periférica externa del circuito 13b y se halla, además, unida a la parte 7a de la membrana 7 por una parte en grada 7c. El montaje de los medios de unión 8 queda así simplificado, y la membrana 7 es más resistente ya que está reforzada mecánicamente por la parte en grada 7c, manteniéndose con la misma sensibilidad. Finalmente, debido a la presencia del único separador 8'a, la parte 7a de la membrana 7, que es la parte verdaderamente sensible a la presión, resulta menos perturbada que con la utilización de los medios de enlace por dos separadores, ya que el montaje de dichos separadores es susceptible de estar más o menos bien realizado (separador ligeramente desplazado, etc...).

Claims (10)

1. Captador de presión diferencial que comprende una caja (1) formada por dos partes (2,3) unidas entre sí herméticamente, definiendo entre ellas una cavidad interior cerrada (5), una membrana deformable (7) que divide la citada cavidad interior en dos cámaras no comunicantes (5a, 5b) que están en comunicación con dos fuentes de fluido bajo presión por medio de dos orificios (9a, 10a) formados respectivamente en las citadas partes de la caja (1), realizada de forma tal que constituye una armadura de un primer y un segundo condensador de capacidad variable (C1, C2) estando asociado a otras dos armaduras (11, 12) montadas fijas en la caja (1) del captador de una parte y otra de la armadura central móvil formada por la membrana (7), y medios sensibles a una deformación de la membrana (7) debida a una diferencia entre las presiones (P1, P2) existentes en las dos cámaras (5a, 5b) para producir una señal eléctrica representativa de dicha diferencia de presión, caracterizado porque los medios sensibles comprenden un circuito de medida (13), las capacidades correspondientes (C1, C2) del primer y segundo condensadores de capacidad variable que se descomponen en un primer (13a) y un segundo (13b) circuitos de doble cara interconectados, de dimensiones similares a las de la membrana (7), que están dispuestos respectivamente en las dos cámaras no comunicantes (5a, 5b) en la proximidad de la membrana (7) y paralelamente a ella, de manera que dividen cada una de las cámaras (5a, 5b) en dos partes comunicantes que están fijadas en la membrana (7) por su zona periférica por medios de unión (8); las caras de los circuitos (13a, 13b), que están orientadas hacia la membrana deformable (7), comprenden cada una de ellas una zona en la cual se han montado respectivamente la armadura fija (11) del primer condensador de capacidad variable y la armadura fija (12) del segundo condensador de capacidad variable, y las caras de los circuitos (13a, 13b) que están opuestas a la membrana (7) comprenden cada una de ellas una zona sobre las cuales se han montado los componentes (R1, C1 y D1; R2, C2 y D2) sensibles al desplazamiento de la membrana (7) hacia una u otra de las armaduras fijas (11, 12) y una zona insensible a las capacidades parásitas, las cuales están formadas por las zonas periféricas de los circuitos (13a, 13b), estando prevista en una de estas últimas caras otra zona insensible a las capacidades parásitas para el montaje de los componentes que forman el resto del circuito de medida (13).

2. Captador según la reivindicación 1, caracterizado porque las zonas periféricas del primer y segundo circuitos (13a, 13b) forman la masa del circuito de medida (13).

3. Captador según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la zona insensible a las capacidades parásitas prevista sobre una de las caras de los circuitos (13a, 13b) opuestas a la membrana (7) se descompone en la parte de alimentación (16) y en la parte de salida (18) del circuito de medida (13).

4. Captador según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque las zonas correspondientes a las caras del primer y segundo circuitos (13a, 13b), que son sensibles al desplazamiento de la membrana (7), comprenden, respectivamente, dos brazos simétricos (BR1, BR2) cuyos correspondientes primeros extremos están unidos a la parte de alimentación (16) del circuito de medida (13), dependiendo de la capacidad a medir la amplitud de la señal recibida en cada brazo.

5. Captador según la reivindicación 4, caracterizado porque los brazos simétricos (BR1, BR2) sensibles al desplazamiento de la membrana (7) están formados cada uno de ellos por una parte, por una resistencia fija (R1; R2) montada en serie con un condensador variable (C1; C2) que está conectado a masa, y, por otra parte por un diodo (D1; D2) cuyo ánodo o cátodo está conectado entre la resistencia fija (R1; R2) y el condensador variable (C1; C2) que les están asociados.

6. Captador según las reivindicaciones 3 a 5, caracterizado porque la parte de alimentación (16) del circuito de medida comprende una fuente alterna (V) que suministra una tensión a los bornes de las resistencias fijas (R1; R2) de cada brazo (BR1; BR2) que está conectado a dicha fuente, estando exenta la tensión alterna suministrada de cualquier componente continua y estando centrada con relación al cero.

7. Captador según las reivindicaciones 3 a 5, caracterizado porque la parte de salida (18) del circuito de medida (13) comprende un montaje en puente cuyos dos brazos están unidos respectivamente al ánodo o al cátodo de los diodos (D1; D2) de cada brazo (BR1; BR2), estando formados cada uno de los brazos del puente por la asociación de un condensador fijo (C3; C4) y una resistencia fija (R3; R4) de forma que se mida una tensión continua U en los bornes de uno u otro de los brazos del puente, indicando esta tensión la diferencia de las presiones (P1-P2) existentes a un lado y al otro de la membrana (7).

8. Captador según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque los medios de unión (8) entre la membrana (7) y el primer y segundo circuitos (13a, 13b) aseguran la conexión eléctrica entre el primer (13a) y el segundo (13b) circuitos, así como la puesta a masa de la membrana (7).

9. Captador según la reivindicación 8, caracterizado porque los medios de unión (8) comprenden al menos un separador metálico (8'a) que está interpuesto entre las correspondientes partes periféricas del primer y segundo circuitos (13a, 13b), una de cuyas caras está en contacto directo con la parte periférica de la membrana (7) de forma que ésta última se halla a masa, y que incorpora varios pasos (TRA1, TRA2) por cada uno de los cuales pasa un conductor (T1, T2), los pasos citados atraviesan el substrato del primer y segundo circuitos (13a, 13b) por su zona periférica respectiva, y los extremos libres de los conductores (T1, T2) se hallan respectivamente en contacto con las pistas del primer circuito (13a) y las pistas del segundo circuito (13b), estando situadas dichas pistas en una zona de las caras de los circuitos (13a, 13b) que es insensible a las capacidades parásitas.

10. Captador según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque las dos partes comunicantes de cada una de las cámaras no comunicantes (5a, 5b) del captador se comunican entre sí mediante un orificio pasante (01; 02) formado en el circuito (13a; 13b) asociado a cada cámara (5a; 5b) y que está situado de manera que no quede alineado con el orificio de alimentación del fluido bajo presión (9a; 10a) al que se halla asociado.