ES2424267T3 - Medidor de flujo con transductor de ultrasonido conectado directamente a y fijado a placa de circuito de medición - Google Patents

Medidor de flujo con transductor de ultrasonido conectado directamente a y fijado a placa de circuito de medición Download PDF

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Abstract

Una unidad de medidor de flujo de ultrasonido dispuesta para medir un caudal de fluido, comprendiendo la unidad: - un primer transductor de ultrasonido (106) que tiene un primer y segundo terminal eléctrico, y - una placa de circuito (102) con un circuito electrónico (104) dispuesto en ella para operar el primer transductor deultrasonido (106), la placa de circuito comprende una primera trayectoria conductora conectada eléctricamente alprimer terminal eléctrico, y al circuito electrónico; caracterizada porque el transductor de ultrasonido (106) es un cuerpo monolítico de un material piezoeléctrico conuna superficie en contacto con una superficie de la placa de circuito (102), y en la que el cuerpo monolítico estáfijado mecánicamente a la placa de circuito (102) por unos primeros medios de fijación eléctricamente conductoresque proporcionan la conexión eléctrica entre el primer terminal eléctrico y la primera trayectoria conductora.

Description

Medidor de flujo con transductor de ultrasonido conectado directamente a y fijado a placa de circuito de medición
5 Campo de la invención
La invención se refiere a un medidor de flujo de ultrasonido para mediciones ultrasónicas de flujo de fluido, tal como los medidores de flujo de ultrasonido para medidores de consumo. En particular, la invención proporciona un medidor de flujo de ultrasonido con placa de circuito de medición con un transductor de ultrasonido conectado eléctricamente y fijado a la misma.
Antecedentes de la invención
Normalmente los medidores de flujo de ultrasonido adecuados para medir un flujo de fluido en relación con la carga
15 de una cantidad consumida (por ejemplo, calefacción, refrigerante, agua o gas) tendrán un alojamiento, que puede ser metálico o polimérico, con una cavidad en forma de agujero pasante para recibir el flujo de fluido a medir. Los medios de relación con otros elementos de flujo de fluido están presentes en cada uno de los extremos del alojamiento.
En el alojamiento se instalan un número de transductores de ultrasonido para medir la velocidad del flujo de fluido. En la mayoría de los medidores de flujo se utilizan dos transductores de ultrasonido para enviar y recibir respectivamente una señal de ultrasonido, pero se observan versiones con un transductor de ultrasonido igual que versiones con más de dos transductores de ultrasonido. Además, un circuito de medición, es decir, un circuito electrónico para la operación de los transductores de ultrasonido, se monta típicamente en un recinto separado y
25 fijado al alojamiento. Más a menudo el circuito electrónico se implementa en una Placa de Circuito Impreso (PCB).
Los transductores de ultrasonido se pueden conectar eléctricamente al circuito de control electrónico de varios modos. Los métodos comunes son soldar los extremos de los cables de conexión directamente a los transductores de ultrasonido a la PCB respectivamente, o utilizar una conexión de enchufe entre el mismo. Sin embargo, un problema común con medidores de flujo de ultrasonido de técnicas anteriores es que, durante la fabricación, se requiere que el medidor de flujo esté completamente ensamblado antes de que se realice una prueba significativa del medidor de flujo. Las especies que caen en tal procedimiento de prueba se ponen así de manifiesto en un estado tardío del proceso de fabricación, y así el tiempo de ensamblado se pierde para tales especies.
35 El documento WO 2008/053193 describe un dispositivo de medición de caudal ultrasónico que comprende un conducto de medición, un primer y segundo transductores ultrasónicos capacitivos micro fabricados (cMUT) y una placa de circuito impreso (PCB) flexible. Los huecos primero y segundo se proporcionan con el alojamiento para recibir el primer y segundo cMUT respectivamente. Se proporciona un miembro de cubierta para proteger y asegurar el PCB flexible y los cMUT en posición. En el sistema de medición un controlador es operable para accionar alternativamente los cMUT para generar y recibir señales ultrasónicas, y, desde los tiempos de vuelo con y contra el flujo, calcular el caudal.
Sumario de la invención
45 En vista de lo anterior, se puede ver como un objeto de la presente invención proporcionar un medidor de flujo de ultrasonido mejorado para mediciones ultrasónicas de un flujo de fluido y un método mejorado de fabricación de un medidor de flujo que permita una prueba antes del ensamblado final.
En consecuencia, la invención proporciona, en un primer aspecto, una unidad de medidor de flujo de ultrasonido de acuerdo con la reivindicación 1.
Así, se proporciona una unidad de medidor de flujo de ultrasonido mejorada para mediciones ultrasónicas de un flujo de fluido. En particular, puede verse como una mejora que se ha conseguido la integración de las piezas involucradas con el posicionamiento y el montaje del transductor ultrasónico, ya que la placa de circuito, junto con 55 los medios de fijación, sirve tanto para fijar como para conectar eléctricamente los transductores de ultrasonido a la placa de circuito, formando así una unidad mecánicamente separada que puede ser fácilmente probada antes de los pasos de ensamblado final de montaje de esta unidad en un alojamiento de medidor de flujo, tal como un alojamiento con un tubo de medición dispuesto dentro de una abertura pasante, o tal como un alojamiento con el tubo de medición integrado dentro de él. Esto es esencial para una producción efectiva, ya que la unidad mecánicamente separada que incluye transductor(es) y placa de circuito se puede probar antes del ensamblado final de la unidad mecánicamente separada y del alojamiento. Por esto, el coste de producción se puede bajar ya que las especies que fallan se ponen de manifiesto en un estado temprano, y además, el manejo más bien complejo de cables y conexión de cables entre transductor(es) y placa de circuito en la fabricación automatizada ha sido eliminado. También, un medidor de flujo más fiable se puede lograr debido al menor número de piezas y conexiones.
65 Por otra parte, esto también puede llevar a un aumento de la vida del medidor de flujo de ultrasonido. Además, es posible una mayor precisión como resultado de tolerancias reducidas.
Además, un montaje directo del transductor de ultrasonido a la placa de circuito reduce el número de componentes requeridos para fijar y conectar eléctricamente el transductor de ultrasonido a la placa de circuito, y así, eliminar componentes ayudará a ahorrar espacio y de este modo permitir un medidor de flujo compacto. Especialmente, se
5 prefiere que el transductor de ultrasonido en forma de cuerpo monolítico de material piezoeléctrico se fije y conecte eléctricamente en una superficie de la placa de circuito, resultando así una unidad de medición de ultrasonido muy compacta con pocos componentes individuales.
Además, usando medios de fijación que sirven tanto a la fijación mecánica como a la conexión eléctrica, el transductor de ultrasonido permite la eliminación de varios pasos en el proceso de fabricación que implican el montaje de los transductores de ultrasonido. Además, por una fijación directa y permanente y conexión eléctrica de al menos un terminal eléctrico del transductor de ultrasonido al circuito de medición se elimina la necesidad de manejo de conexiones de cables frágiles del transductor de ultrasonido. Por esto, se facilita el proceso de fabricación y se elimina una fuente de error funcional en el medidor de flujo final ya que las conexiones de cables son
15 mecánicamente vulnerables y se pueden romper fácilmente, causando así la ruptura del medidor de flujo.
Aún más, por la fijación definida y conexión eléctrica de transductor(es) de ultrasonido, es posible proporcionar una unidad de medición de ultrasonido compacta que incluya una interfaz eléctrica en forma de una conexión de un enchufe que comprenda dos, tres o cuatro clavijas eléctricas que sirven para proporcionar todas las conexiones eléctricas externas necesarias, preferiblemente incluyendo un terminal eléctrico que comunica un caudal de fluido medido, en la forma de pulsos eléctricos con una velocidad correspondiente al caudal de fluido medido. Por esto, es posible proporcionar una unidad de medición de ultrasonido compacta que a la vez es fácil de probar, pero que también proporciona un alto grado de versatilidad para la integración en una gran variedad de aplicaciones. Tal unidad de medidor de flujo puede incluir una batería conectada eléctricamente a la placa de circuito para permitir a la
25 unidad de medidor de flujo operar como una unidad de medición independiente. Sin embargo, para otras aplicaciones, puede ser preferible para la energía eléctrica los circuitos electrónicos en la placa de circuito a través de los terminales de interfaz eléctricos. En algunas aplicaciones, la interfaz eléctrica de la unidad puede tener la forma de un módulo de comunicación inalámbrico, por ejemplo un módulo de Frecuencia de Radio inalámbrico para transmitir datos representando el caudal de fluido medido.
Cuando se usa como parte del medidor de consumo, la placa de circuito del medidor de fluido puede incluir todos o al menos parte de los componentes electrónicos necesarios requeridos para implementar un circuito de cálculo dispuesto para determinar una cantidad consumida de una entidad física, basada en el caudal de fluido del medidor de flujo. Sin embargo, puede ser preferible proporcionar las instalaciones del circuito de cálculo en una unidad
35 separada, conectada al medidor de flujo con una de las opciones de interfaz eléctricas mencionadas.
Preferiblemente, los medios de fijación incluyen suelda o cola o adhesivos eléctricamente conductivos, y especialmente el o los transductores eléctricos se pueden fijar y conectar eléctricamente en un proceso de Tecnología de Montaje de Superficie (SMT por sus siglas en inglés “Surface Mounting Technology”), por ejemplo junto con el montaje de componentes eléctricos que forman los circuitos electrónicos en la placa de circuito. Tal proceso se puede realizar manualmente, sin embargo, usando el montaje SMT, el medidor de flujo es apropiado para producción en masa automatizada usando equipo de producción conocido con posicionamiento de alta precisión de los transductores de ultrasonido. Así, en versiones de dos transductores, el transductor de ultrasonido se puede colocar con precisión uno con respecto al otro y con respecto a la placa de circuito, facilitando así el
45 ensamblaje final con un alojamiento de medidor de flujo preparado para recibir la placa de circuito y los transductores.
Los primeros medios de fijación comprenden preferiblemente al menos uno de entre: suelda, cola eléctricamente conductora, y un clip eléctricamente conductor. Por ejemplo, diferentes tipos de estos medios de fijación se pueden utilizar para fijar y conectar el primer y segundo terminal eléctrico del transductor de ultrasonido. Preferiblemente el elemento piezoeléctrico del transductor de ultrasonido se fija directamente y se conecta eléctricamente a una trayectoria conductiva en una superficie de la placa de circuito, proporcionando así una interconexión mecánica y eléctrica de la placa de circuito y el transductor de ultrasonido muy compacta y de combinación sencilla.
55 Preferiblemente, los primeros medios de fijación sirven para conectar eléctricamente los primeros terminales eléctricos del primer transductor de ultrasonido a una trayectoria eléctricamente conductora en una superficie de la placa de circuito, donde la trayectoria eléctricamente conductora está conectada eléctricamente al circuito electrónico. Especialmente, dicha trayectoria conductora puede estar conformada para encajar al menos parte de una geometría del primer terminal eléctrico del primer transductor de ultrasonido.
El primer transductor de ultrasonido puede tener una superficie sustancialmente plana dispuesta para estar frente a la placa de circuito cuando se fija a la misma. Especialmente, el primer transductor de ultrasonido puede tener una forma exterior sustancialmente circular o rectangular y tener primeros y segundos terminales eléctricos dispuestos en respectivas superficies planas opuestas. El transductor de ultrasonido de forma circular puede ser preferible, ya 65 que es una forma fácil de manejar para maquinaria de fabricación automatizada, tal como robots. Como alternativa, el primer transductor de ultrasonido puede tener forma circular y puede tener el primer y segundo terminal eléctrico
situado concéntricamente en relación uno con otro. Esto permite la completa conexión eléctrica del transductor de ultrasonido a la placa de circuito en un simple proceso de montaje SMT usando sólo un lado del transductor para ambos terminales eléctricos.
5 En algunas realizaciones, una primera trayectoria conductora está conectada eléctricamente al primer terminal eléctrico del primer transductor y una segunda trayectoria conductora en la superficie de la placa de circuito sirve para conectar eléctricamente el circuito electrónico con un segundo terminal eléctrico del primer transductor de ultrasonido. Especialmente, un clip de metal puede servir para conectar eléctricamente la segunda trayectoria conductora al segundo terminal eléctrico del primer transductor de ultrasonido, por ejemplo, mientras el primer terminal eléctrico del transductor está soldado directamente o encolado conductivamente a la primera trayectoria conductora. Especialmente, tal clip de metal puede ser soldado a la segunda trayectoria conductora, por ejemplo en uno y el mismo proceso SMT como todos los otros componentes en la placa de circuito, y donde el clip de metal tiene tal forma que la conexión eléctrica al segundo terminal eléctrico del primer transductor de ultrasonido requiere la aplicación de una fuerza externa. Así, el clip de metal puede ser doblado de forma tal que no está en contacto con
15 el terminal eléctrico del transductor de ultrasonido durante el montaje. Por esto, el clip es apropiado para el montaje SMT y, en el montaje en un alojamiento, el o los transductores mirarán hacia una superficie del alojamiento, y así el clip estará presionado contra el segundo terminal del transductor eléctrico y así proporcionar contacto.
Alternativamente a la solución del clip de metal, tanto la primera como la segunda trayectoria conductora pueden estar conectadas eléctricamente a los respectivos primeros y segundos terminales eléctricos por medio de suelda o cola eléctricamente conductora.
La placa de circuito puede tener una o más aberturas pasantes cubiertas parcial o enteramente por el primer transductor de ultrasonido cuando se fija a la placa de circuito tal como una parte de la trayectoria conductora
25 dispuesta en las proximidades de al menos una de dicha o dichas aberturas pasantes en la placa de circuito. Por esto, es posible que la placa de circuito se adapte a extensiones térmicas y contracciones del elemento transductor de ultrasonido piezoeléctrico.
En muchas aplicaciones, tal como pequeños medidores de flujo, la unidad medidora puede comprender además un segundo transductor de ultrasonido, donde el circuito electrónico está dispuesto además para operar el segundo transductor de ultrasonido, donde el segundo transductor de ultrasonido está fijado mecánicamente a la placa de circuito por unos segundos medios de fijación eléctricamente conductores que adicionalmente sirven para proporcionar una conexión eléctrica entre al menos un terminal eléctrico del segundo transductor de ultrasonido y el circuito electrónico, y donde tanto el primer y el segundo transductor de ultrasonido están fijados mecánicamente al
35 mismo lado de la placa de circuito. Se puede disponer un reflector para guiar las señales de ultrasonido entre los dos transductores de ultrasonido en una dirección aguas arriba o aguas abajo del flujo de fluido.
En tales versiones de dos transductores, una membrana o carcasa sustancialmente estanca se puede disponer alrededor de la placa de circuito y el primer y segundo transductor de ultrasonido para proporcionar una unidad de medidor de flujo independiente muy versátil. Debido a la carcasa estanca, las partes eléctricas críticas están selladas contra la humedad lo cual es un problema, por ejemplo, en los medidores de consumo refrigerantes. Un enchufe con una pluralidad de terminales eléctricos puede penetrar a través de dicha membrana para permitir conexiones externas al circuito electrónico. Al menos una parte de dicha membrana puede ser eléctricamente conductora y servir para conectar eléctricamente un segundo terminal eléctrico del segundo transductor de
45 ultrasonido. Por esto, la membrana puede servir para conectar eléctricamente los segundos terminales eléctricos de los dos transductores al circuito electrónico, por ejemplo para formar un conector de tierra eléctrico común para los transductores. Así, en realizaciones en las que los primeros terminales eléctricos de los dos transductores están soldados a la placa de circuito, se elimina la necesidad de cables o clips.
La placa de circuito es preferiblemente sustancialmente plana al menos en una zona en la que el primer transductor de ultrasonido está fijado a la placa de circuito, de forma que la placa de circuito es sustancialmente plana en toda su extensión. Se puede utilizar una placa de circuito impreso (PCB) normal o multicapa. Preferiblemente, la placa de circuito es plana y lo suficiente rígida para asegurar que dos transductores de ultrasonido montados al respecto están fijados con una tolerancia aceptable con respecto a desplazamientos angulares relativos. En otras palabras,
55 una dirección de ultrasonido emitido desde los dos transductores de ultrasonido preferiblemente no se influencia significativamente por una flexión de la placa de circuito, y así ambos transductores de ultrasonido deben ser capaces de emitir señales de ultrasonido perpendiculares a la superficie de la placa de circuito plana.
En realizaciones de dos transductores, tanto el primer como el segundo transductor de ultrasonido pueden ser dispuestos para emitir señales ultrasónicas en una dirección sustancialmente perpendicular a una dirección de fluido en el tubo de medición del medidor de flujo de ultrasonido. Sin embargo, en algunas aplicaciones, por ejemplo en medidores de flujo de fluido apropiados para grandes flujos de fluido, puede ser preferible disponer el transductor de forma que emita señales de ultrasonido en otros ángulos, por ejemplo, 20º-80º, con la dirección de flujo de fluido.
65 El medidor de flujo de ultrasonido puede tener su alojamiento formado por metal, tal como cobre o acero inoxidable. En otra realización, el medidor de flujo de ultrasonido tiene su alojamiento formado por un material polimérico. Una ventaja del material polimérico es que es posible evitar las aberturas en el alojamiento para los transductores de ultrasonido, ya que las señales ultrasónicas se pueden transmitir a través de un material de polímero con las correctas propiedades físicas y dimensionales. El sellado puede ser por tanto eliminado, lo que mejora la impermeabilidad del medidor de flujo, y las fuerzas de presión del flujo de fluido no cargarán los transductores de
5 ultrasonido sino sólo el alojamiento del medidor de flujo.
La invención proporciona una unidad independiente muy versátil para una gran variedad de aplicaciones en las que se tiene que medir el caudal de un fluido. Se puede proporcionar una simple interfaz eléctrica, por ejemplo, en la que el caudal medido se emite en forma de pulsos. Esta interfaz se puede reducir a una simple clavija eléctrica, véase por ejemplo la publicación de solicitud de patente europea nº EP 2042837, por ejemplo siendo parte de la carcasa un metal que sirve como conector eléctrico a tierra. Por esto, la unidad es fácil de encajar en diferentes aplicaciones. En algunas realizaciones, se proporciona una batería dentro de la carcasa estanca, permitiendo así una unidad de medidor de flujo completamente autónoma con una simple interfaz eléctrica.
15 Además, la gama de aplicaciones se extiende debido al tamaño bastante compacto de la unidad, especialmente en versiones en las que el circuito electrónico es refinado para permitir una alta precisión de medición con una distancia limitada entre el primer y el segundo transductor de ultrasonido, por ejemplo como se describe en la solicitud de patente europea EP 2339301. Esto significa que la unidad se puede utilizar en aplicaciones en las que sólo hay disponible un espacio limitado para el sensor de caudal.
Ejemplos de aplicaciones relevantes son: medidores de consumo con fines de facturación, medición de flujo sanguíneo en exámenes médicos o vigilancia, flujo de ingredientes dentro de la industria alimentaria, flujo de agua, aire o combustible en una maquinaria (por ejemplo, un vehículo), flujo proporcionado a fuentes individuales o grupos de elementos de calefacción/refrigeración (o la potencia relacionada de calefacción/refrigeración en base a la
25 medición del flujo) como realimentación para sistemas de control de calefacción/refrigeración.
En un segundo aspecto, la invención proporciona un medidor de flujo dispuesto para medir un caudal de un fluido fluyendo a través de un tubo de medición, donde el medidor de flujo comprende:
-
un alojamiento con el tubo de medición dispuesto dentro, y
-
un medidor de flujo de ultrasonido de acuerdo con el primer aspecto dispuesto en relación con el alojamiento.
El medidor de flujo puede estar en forma de un medidor de consumo que es: un medidor de calefacción, un medidor
35 de refrigeración, un medidor de agua, o un medidor de gas. El medidor de flujo puede estar más o menos integrado con partes que implementan la función medidora de consumo, por ejemplo, alojado dentro de una carcasa común o con cables o inalámbrico conectados en carcasas independientes.
En un tercer aspecto, la invención proporciona un método de fabricar una unidad de medidor de flujo de ultrasonido del primer aspecto, de acuerdo con la reivindicación 18.
Preferiblemente, los primeros medios de fijación eléctricamente conductores son suelda, y donde el método comprende soldar un clip de metal a una trayectoria eléctricamente conductora en una superficie de la placa de circuito que está conectada con el circuito electrónico, donde el clip de metal está dispuesto para proporcionar
45 conexión eléctrica a un segundo terminal eléctrico del primer transductor de ultrasonido.
Preferiblemente, el paso c) de acuerdo con la reivindicación 18 y un paso de montar componentes electrónicos del circuito electrónico a trayectorias eléctricamente conductoras en una superficie de la placa de circuito se realizan en un proceso SMT. Especialmente, dicho proceso SMT puede comprender la fijación mecánica de un primer transductor de ultrasónico a la placa de circuito por unos segundos medios de fijación eléctricamente conductores que adicionalmente sirven para proporcionar una conexión eléctrica entre un primer terminal eléctrico del segundo transductor de ultrasonido y el circuito electrónico, o a una trayectoria eléctricamente conductora en una superficie de la placa de circuito que está en conexión eléctrica con el circuito electrónico.
55 En un cuarto aspecto, la invención proporciona un método de fabricación de un medidor de flujo del segundo aspecto.
La ventaja de este procedimiento de ensamblado es que puede ser muy fácil de realizar y se puede automatizar. Como sólo se requieren unos pocos pasos y el manejo de pocos componentes, el proceso se puede realizar en poco tiempo.
Un método específico de fabricación comprende el montaje del transductor de ultrasonido a la placa de circuito por medio de uno o más clips, tales como clips de metal. Este procedimiento de ensamblado es sencillo pero con buena precisión de posicionamiento. Se utilizan pocos componentes diferentes, y están involucrados pocos procedimientos
65 de ensamblaje.
Un método preferido de fabricación comprende la soldadura del transductor de ultrasonido a la placa de circuito por medio de un proceso de soldadura SMT. Con el SMT se logra posicionar el transductor de ultrasonido con la mayor precisión de la maquinaria SMT. La precisión de posicionar está en el orden de fracciones de un milímetro, como por debajo de 1,0 mm, como por debajo de 0,1 mm, como por debajo de 0,01 mm. Otra ventaja es que la conexión
5 eléctrica entre la placa de circuito y al menos un transductor de ultrasonido se puede establecer en conexión con este montaje, eliminando así dos procesos separados para fijar y conectar eléctricamente, respectivamente.
Otro método preferido de fabricación comprende el paso de probar una función de la unidad de medidor de flujo mecánicamente separada antes de montar esta unidad al alojamiento dispuesto para el flujo de fluido. Este método de fabricación es ventajoso ya que probar la función de la unidad mecánicamente separada antes de montar la unidad mecánicamente separada en un alojamiento dispuesto para el flujo de fluido puede revelar un mal funcionamiento. En caso de mal funcionamiento el producto se puede desechar antes de que se añada al coste del procedimiento de ensamblado y esto baja potencialmente los costes totales de producción.
15 Se aprecia que las ventajas descritas para el primer aspecto también se aplican para los otros aspectos mencionados. Además, las realizaciones de los primeros aspectos pueden combinarse de cualquier manera con los otros aspectos mencionados.
Éste y otros aspectos, características y/o ventajas de la invención serán evidentes y se aclararán con referencia a las realizaciones descritas en lo sucesivo.
Breve descripción de los dibujos
Se describirán realizaciones de la invención, sólo a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos, en los que:
25 las figuras 1a y 1b ilustran una unidad mecánicamente separada que comprende una placa de circuito y dos transductores de ultrasonido montados fuera de un plano de la placa de circuito en un estado de ensamblado y preensamblado, respectivamente,
las figuras 2a y 2b ilustran una placa de circuito y transductores de ultrasonido antes y después del ensamblado en una parte mecánicamente separada que consiste en una placa de circuito y transductores de ultrasonido montados en un proceso SMT,
la figura 3 ilustra un medidor de flujo de ultrasonido con un alojamiento de medidor de flujo hecho de metal y una 35 unidad mecánicamente separada que comprende una placa de circuito y dos transductores de ultrasonido,
la figura 4 ilustra un medidor de flujo de ultrasonido con una alojamiento de medidor de flujo hecho de polímero y una parte mecánicamente separada que comprende una placa de circuito y dos transductores de ultrasonido, y
las figuras 5a y 5b ilustran una realización SMT con una trayectoria conductora anular dispuesta alrededor de un agujero central en la placa de circuito,
las figuras 6a y 6b ilustran otra realización SMT parecida a la de la figura 5, pero con aberturas pasantes adicionales fuera de la trayectoria conductora anular,
45 la figura 7 ilustra aún otra realización SMT, en la que una trayectoria conductora generalmente anular está dispuesta dentro de una abertura pasante que rodea la trayectoria conductora anular, pero en la que el conductor anular y la parte de placa de circuito subyacente tienen un corte para permitir mejor el movimiento térmico durante la fabricación,
las figuras 8a y 8b ilustran una realización SMT en la que una trayectoria conductora anular se conecta al primer terminal de transductor, mientras otro conductor en la placa de circuito se conecta a un clip de metal que sirve para conectarse a un segundo terminal transductor, y
55 las figuras 9a y 9b ilustran una realización SMT con almohadillas conductoras dispuestas para soldarse a respectivos terminares eléctricos posicionados concéntricamente del transductor de ultrasonido, permitiendo así que el transductor sea completamente montado SMT en la placa de circuito.
Descripción de realizaciones
La figura 1a muestra una unidad mecánicamente separada 100 que comprende un plano de circuito simple o multicapa 102 con un circuito electrónico 104, tal como se implementa con los componentes montados SMT, y con transductores de ultrasonido piezoeléctricos de forma cilíndrica 106 montados separados y fuera de un plano definido por la placa de circuito 102, esto es en una superficie de la placa de circuito 102. Los transductores de 65 ultrasonido 106 en la realización mostrada están montados encima de respectivos agujeros pasantes de la placa de circuito 102, sin embargo otras realizaciones pueden tener cavidades que no son pasantes o tener superficies
planas sin agujeros. Los transductores de ultrasonido 106 están dispuestos para radiar señales ultrasónicas perpendiculares a un plano definido por la placa de circuito 102.
El circuito electrónico 104 está dispuesto para controlar la operación de los transductores de ultrasonido 106 y así
5 realizar mediciones de flujo de ultrasonido. El circuito electrónico 104 puede proporcionar una señal eléctrica de salida en forma de pulsos eléctricos con una velocidad correspondiente al caudal medido, y/o el circuito electrónico 104 puede estar dispuesto para emitir datos que representan una cantidad medida de flujo, tal como por medio de una señal eléctrica digital, por ejemplo, en un solo cable.
Los clips metálicos 110 sirven como medios de fijación para fijar una posición de los transductores de ultrasonido 106 y para proporcionar conexión eléctrica al circuito electrónico 104 en la placa de circuito 102. Los clips de metal 110 pueden estar soldados SMT a trayectorias conductivas en la placa de circuito 102; sin embargo, los clips 110 también pueden estar unidos a la placa de circuito por otros medios tal como cola conductiva, por medio de un tornillo a través de la placa de circuito 103 o similar. Dependiendo de la localización de los terminales eléctricos del
15 transductor de ultrasonido 106, los dos clips 110 mostrados para cada transductor 106 pueden sólo servir para conectar eléctricamente un terminal eléctrico a la placa de circuito, o los dos clips 110 pueden servir para conectar eléctricamente respectivos primer y segundo terminales eléctricos del transductor de ultrasonido 106.
La unidad 100 que incluye placa de circuito 102 y transductores 106 se puede conectar eléctricamente y probar en un banco de pruebas antes del montaje en un alojamiento con un tubo de medición dentro y así antes del ensamblado final del medidor de flujo.
La unidad 100 se puede usar para el montaje en alojamientos de medidor de flujo con o sin aberturas pasantes al medio fluido para ser medido. Sin embargo, en realizaciones preferidas, el 100 de acuerdo con la invención se
25 combina con un alojamiento sin tal abertura pasante, es decir, basa en la transmisión de señales de ultrasonido a través del material del alojamiento de acuerdo con el llamado principio de adaptación de capa. Por ejemplo, el alojamiento puede ser un alojamiento polimérico.
La figura 1b muestra una vista en perspectiva de una placa de circuito 102 como en la figura 1a, pero anterior al montaje de los transductores de ultrasonido 106 en relación con la placa de circuito 102. Los clips 110 pueden estar montados SMT en la placa de circuito 102 en el mismo proceso que los componentes electrónicos del circuito electrónico 104 y después los transductores de ultrasonido 106 se bloquean en su lugar y conectan electrónicamente por medio de los clips 110.
35 Como se ha visto, los transductores de ultrasonido 106 están montados sobre respectivos agujeros pasantes 108 de la placa de circuito, permitiendo por esto una fuerza de contacto para aplicar en cada uno de los transductores de ultrasonido 106, a través del plano de la placa de circuito 102, sin aplicar la fuerza a través del material de la placa de circuito 102.
La figura 2a muestra dos transductores de ultrasonido 206 y una placa de circuito 202 con un circuito electrónico 204 anterior a la fijación de los transductores en la placa de circuito en un proceso SMD. En una realización preferida apropiada para la fijación SMT de los transductores 206, la placa de circuito 202 está provista de agujeros pasantes 208 con una forma circular que tienen un diámetro menor que los transductores circulares 206, y los agujeros 208 están situados de forma que los transductores 206, cuando se montan, cubren los agujeros 208. Sin embargo, otras
45 realizaciones pueden tener cavidades, que no son pasantes, o superficies planas sin agujeros ni cavidades.
La figura 2b muestra una unidad mecánicamente separada 200 que comprende una placa de circuito 202 con un circuito electrónico 204 y dos transductores de ultrasonido 206, en la que los transductores 206 están fijados en la placa de circuito 202 en un proceso SMT. La suelda entre la placa de circuito 202 y cada uno de los transductores 206 sirve para fijar mecánicamente los transductores 206 a la placa de circuito 202. Además, la suelda eléctricamente conductora conecta cada uno de los transductores 206 eléctricamente al circuito electrónico 204.
La figura 3 muestra una vista en perspectiva de un medidor de flujo de ultrasonido con un alojamiento metálico o polimérico 320 de medidor de flujo, con un tubo de medición 314 adaptado para el flujo de fluido dentro, y una parte
55 mecánicamente separada que comprende una placa de circuito 302 con un circuito electrónico 304 y dos transductores de ultrasonido piezoeléctricos 306. La unidad mecánicamente separada que comprende los transductores 306 y la placa de circuito 302 está fijada al alojamiento 320 con abrazaderas 316 para asegurar que se aplica suficiente fuerza a los transductores en dirección hacia una línea central del tubo de medición en el alojamiento con el fin de contrarrestar la fuerza aplicada en la dirección opuesta desde la presión del fluido dentro del alojamiento durante la operación. Cada extremo del alojamiento de medidor de fluido 320 está provisto de filamentos 318 para facilitar el montaje en tuberías adyacentes. El circuito electrónico 304 está provisto de conexiones externas en forma de clavijas que permiten la conexión eléctrica a otros circuitos electrónicos, tal como unidades calculadoras, fuentes de alimentación y unidades de telecomunicación. Alternativamente se puede utilizar una conexión inalámbrica.
65 La figura 4 muestra una vista en perspectiva de un medidor de flujo de ultrasonido con un alojamiento polimérico 420 de medidor de flujo, con una abertura pasante 414 adaptada para flujo de fluido y con un tubo de medición dispuesto dentro, y una parte mecánicamente separada que comprende una placa de circuito con un circuito electrónico 404 y transductores de ultrasonido piezoeléctricos. El alojamiento polimérico 420 de medidor de flujo está formado monolíticamente en un proceso de fundición y encierra una cavidad apropiada para contener componentes, tales
5 como el circuito electrónico 404. Esta cavidad está separada de la abertura pasante 414 por una pared, y los transductores de ultrasonido en la placa de circuito transmiten señales de ultrasonido a través de esta pared y así operan de acuerdo con el llamado principio de adaptación de capa. La unidad mecánicamente separada que comprende los transductores y la placa de circuito está sujeta al alojamiento 420 con abrazaderas 416. Cada extremo del alojamiento de medidor de flujo está provisto de filamentos 418 para facilitar el montaje en tuberías adyacentes. El circuito electrónico 404 está provisto de conexiones externas en forma de clavijas que permiten la conexión eléctrica a otros circuitos electrónicos, tales como unidades calculadoras, fuentes de alimentación y unidades de telecomunicación. Alternativamente, se puede utilizar una conexión inalámbrica. La realización mostrada se puede usar como medidor de consumo, tal como medidor de agua, medidor de calor o medidor de enfriamiento.
15 Las figuras 5a y 5b muestran una realización de placa de circuito 502 en forma de unidad 500 que se puede probar separadamente, en un estado pre-ensamblado y en un estado ensamblado, respectivamente. En la figura 5a se incluye una vista ampliada de la placa de circuito 502 para mostrar mejor la trayectoria conductiva 531 dispuesta alrededor de la abertura pasante 530 por debajo de los transductores de ultrasonido 506. La realización mostrada es apropiada para el montaje SMT, tal como el montaje SMT de todos los componentes electrónicos del circuito de medición 504 y los transductores de ultrasonido 506 en un proceso de montaje SMT en el que todos los componentes se sueldan directamente a la placa de circuito 502. Después del montaje SMT, la unidad 500 está preparada para las pruebas funcionales, ya que se puede conectar en una configuración de la prueba a través de los terminales eléctricos 550, es decir, los mismos terminales que se utilizan para la conexión eléctrica en el último
25 medidor de flujo o medidor de consumo, tal como la conexión a una unidad calculadora. Alternativamente, se puede usar cola eléctricamente conductiva para fijar y conectar los transductores de ultrasonido 506 a las trayectorias conductivas 531 de la placa de circuito 502.
Como se ha visto, la placa de circuito 502 es plana en toda su extensión, y en principio la placa de circuito 502 puede ser una placa de circuito de una, dos o más capas del tipo simple estándar. Los agujeros 530 y las trayectorias conductivas 531 alrededor de los agujeros circulares 530 sirven para determinar una posición de los transductores de ultrasonido 506, y así una distancia entre los dos transductores de ultrasonido 506 en el medidor de flujo final. Por lo tanto, una distancia entre los agujeros 530 en la placa de circuito 502 debería seleccionarse para las correspondientes posiciones del transductor en el alojamiento de medidor de flujo, y también una distancia
35 correspondiente entre los reflectores de ultrasonido que sirven para reflejar el ultrasonido entre los dos transductores de ultrasonido 506. Usando el montaje SMT de los transductores de ultrasonido 506 preferiblemente en una línea de producción automatizada, es posible posicionar muy precisamente los dos transductores de ultrasonido 506 en relación uno con otro, y por tanto proporcionar un buen ajuste en el alojamiento de medidor de flujo.
En la realización mostrada de las figuras 5a y 5b, los transductores de ultrasonido 506 tienen forma de elementos piezoeléctricos de forma cilíndrica con planos y partes. Los dos terminales eléctricos de los transductores de ultrasonido 506 están situados en las partes de extremos opuestos, uno frente a la placa de circuito 502 y otro de espaldas a la placa de circuito 502. Los dos terminales eléctricos pueden bien ser las partes finales completas o ser sólo parte de las partes finales, especialmente la parte periférica. En el ejemplo mostrado, la trayectoria conductiva
45 531 es apropiada para soldarse al terminal eléctrico en una periferia de la parte final del transductor de ultrasonido 506 de frente a la placa de circuito 502. El otro terminal eléctrico en la parte final del transductor de ultrasonido 506 de espaldas a la placa de circuito 502 se puede conectar al circuito de medición 504 por otros medios, por ejemplo, usando alambres soldados a los terminales eléctricos. Alternativamente, una membrana eléctricamente conductiva que cubre ambos transductores se puede utilizar para establecer la conexión eléctrica entre los terminales eléctricos de espaldas a la placa de circuito 502 de ambos transductores 506 y donde esta membrana eléctricamente conductiva está conectada al circuito electrónico 504, por ejemplo por medio de un alambre soldado a la membrana.
Las figuras 6a y 6b muestran una variante de la placa de circuito de las figuras 5a y 5b. Se proporciona una unidad comprobable 600 que comprende transductores de ultrasonido 606 con forma de elemento piezoeléctrico de forma
55 cilíndrica, y una placa de circuito 602 con electrónica de medición 604 que sirve para operar los transductores de ultrasonido 606, preferiblemente por medio de un proceso SMT automatizado, en la que todos los componentes electrónicos y los transductores de ultrasonido 606 están directamente soldados a trayectorias conductivas de la placa de circuito 602.
En la vista ampliada, la zona de placa de circuito 602 en la que se monta el transductor de ultrasonido 606 tiene una trayectoria conductiva circular 631 apropiada para la conexión a un terminal eléctrico del transductor de ultrasonido
606. Una abertura pasante en forma de agujero circular 603 está acompañada en esta realización de cuatro aberturas pasantes estrechas 640 fuera de la zona con la trayectoria conductiva circular 631. Estas aberturas 640 sirven para facilitar la adaptación a extensiones y contracciones de los elementos piezoeléctricos 606. Como se ha
65 visto, los elementos piezoeléctricos 606, cubren los agujeros 630, cuando se montan, mientras que las aberturas 640 están situadas fuera de la zona cubierta por los elementos piezoeléctricos 606.
La figura 7 ilustra una variante de la placa de circuito de las figuras 6a y 6b. En la figura 7, un conductor generalmente anular 731 sirve para conectarse a un terminal del elemento piezoeléctrico. Un agujero pasante 730 dentro del conductor 731 y una ranura pasante 740 fuera del conductor 731 junto con un corte 732 en el conductor
5 731 y la parte subyacente de la placa de circuito 702, estos agujeros y ranuras sirven para absorber eficazmente extensiones y contracciones de los elementos piezoeléctricos 706.
Las figuras 8a y 8b ilustran otra variante de placa de circuito 802, en la que ambos terminales eléctricos de los elementos piezoeléctricos 806 se conectan a la placa de circuito 802, proporcionando de nuevo una unidad de medición de flujo completa 800 preparada para pruebas. Un conductor anular 831 en una superficie de la placa de circuito está dispuesto para soldarse a un primer terminal eléctrico del elemento piezoeléctrico 806. Este conductor 831 tiene en sus proximidades un agujero pasante central 830, y alrededor de su periferia una ranura pasante 840, con el mismo efecto que se mencionaba para la realización de la figura 7. Sin embargo, en esta realización, otro conductor 832 en la superficie de la placa de circuito 802 está dispuesto para soldarse a un clip de metal 810, es
15 decir, un trozo de metal dado forma. Este conductor 832 está situado fuera de una periferia del elemento circular piezoeléctrico 806 cuando se coloca en su posición prevista en la placa de circuito. El clip de metal 810 se puede soldar al conductor 832 en el mismo proceso SMT como fijar y conectar eléctricamente el elemento piezoeléctrico 806 al conductor 831. Sin embargo, el clip de metal 810 se puede soldar alternativamente o encolar conductivamente al conductor 832 manualmente, después del montaje SMT de los otros componentes eléctricos.
Como se ha visto, el clip de metal 810 está dado forma para proporcionar contacto eléctrico a una parte periférica del lado del elemento piezoeléctrico 806 de espaldas a la placa de circuito, es decir, al segundo terminal eléctrico del elemento piezoeléctrico 806. Una ventaja de este tipo de conexión eléctrica del circuito electrónico al elemento piezoeléctrico 806 es que es apropiado para ser realizado en un solo proceso de montaje SMT automatizado, ya que
25 el clip de metal doblado 810 no está mecánicamente sujeto por el elemento piezoeléctrico 806 durante el proceso SMT, y así el elemento piezoeléctrico y por tanto el clip de metal 810 no impide el contacto mecánico adecuado con la suelda y la trayectoria eléctrica en la placa de circuito 802 durante el proceso SMT, que de otro modo puede llevar a una pobre conexión eléctrica entre el clip de metal 810 y el circuito electrónico en la placa de circuito 802. En este caso el contacto eléctrico se establecerá cuando la unidad 800 se monte en un alojamiento, desde aquí el clip de metal 810 se presionará contra una superficie del alojamiento, causando así que el clip de metal 801 toque el terminal eléctrico del elemento piezoeléctrico 806. Sin embargo, se debe entender que el clip de metal 810 pueda también estar conformado para proporcionar contacto inmediato al elemento piezoeléctrico 806 cuando se suelde o fije al conductor 832, sin una fuerza externa, si se prefiere.
35 La combinación de la soldadura directa de un terminal eléctrico del elemento piezoeléctrico 806 a la placa de circuito 802 y la conexión de un segundo terminal eléctrico a través de un clip de metal soldado a la placa de circuito 802 es ventajosa, ya que la completa conexión eléctrica del elemento piezoeléctrico 806 puede establecerse en un solo proceso de montaje SMT, si se prefiere.
Las figuras 9a y 9b muestran una variante de placa de circuito 902 apropiada para transductores de ultrasonido 906 en forma de elementos circulares piezoeléctricos 906 con ambos terminales eléctricos 907, 909 situados en una superficie de un lado plano y por tanto apropiados por la soldadura directa a conductores respectivos 931, 933 en una superficie de la placa de circuito 902. En la figura 9a la placa de circuito 902 se ve desde el lado de los componentes, mientras la figura 9b ilustra el lado opuesto de la placa de circuito 902 en el que el terminal eléctrico
45 externo 960 de la unidad de medición de flujo es visible, y aquí se ilustra como un enchufe de seis clavijas; sin embargo, las interfaces externas con menos o más terminales eléctricos pueden ser preferibles. En realizaciones con una batería de a bordo, tal interfaz externa puede ser puramente inalámbrica.
En la variante ilustrada, los dos terminales eléctricos 907, 909 están dispuestos concéntricamente en una superficie del elemento piezoeléctrico 906. El primer terminal eléctrico 907 tiene una forma anular y está dispuesto en una parte periférica de la superficie plana del elemento piezoeléctrico 906, mientras el segundo terminal eléctrico 909 está situado en una parte central de la superficie, dentro de los primeros terminales 907. El conductor 933 está situado dentro del conductor 931 y separado por una abertura pasante 930. Fuera del conductor 931, también se proporciona una abertura pasante 940, con el mismo efecto que se mencionó anteriormente.
55 La vista ampliada ilustra el correspondiente primer conductor 931 en la placa de superficie tiene una forma anular apropiada para encajar en la forma del primer terminal 907, mientras el segundo conductor 933 está situado dentro del primer conductor anular 931 para encajar en la posición del segundo terminal 909.
La realización ilustrada en las figuras 9a y 9b es ventajosa ya que permite la completa conexión eléctrica del transductor de ultrasonido 906 a la placa de circuito 902 en una simple proceso de montaje SMT sin implicar más componentes que la suelda. Sin embargo, el tipo de transductor ilustrado 906 requiere el lado correcto del transductor 906 para estar de frente a la placa de circuito 902 con el fin de funcionar. Sin embargo, si se toma esto en cuenta, la fijación mecánica y la conexión eléctrica del transductor 906 se puede combinar de un modo elegante
65 en un solo proceso SMT Se ha de entender que los detalles de la disposición de las porciones eléctricamente conductivas en las placas de circuitos ilustradas en las figuras 5-9 pueden combinarse de cualquier manera para proporcionar una configuración deseada, dependiendo del tipo seleccionado de transductor de ultrasonido.
5 La invención proporciona una unidad autónoma muy versátil para una gran variedad de aplicaciones en las que hay que medir el caudal de un fluido. Se puede proporcionar una simple interfaz eléctrica, por ejemplo, cuando el caudal medido se emite en forma de pulsos. Esta interfaz puede reducirse a una simple clavija eléctrica, ver por ejemplo, la publicación de patente europea número EP 2 042 837, por ejemplo, con parte de la carcasa de metal y sirve como conector de tierra eléctrico. Por esto, la unidad es fácil de encajar en diferentes aplicaciones. En algunas
10 realizaciones se proporciona una batería dentro de la carcasa estanca, permitiendo así una unidad de medidor de flujo completamente autónoma con una simple interfaz eléctrica.
Además, la gama de aplicaciones se extiende debido al tamaño bastante compacto de la unidad, especialmente en versiones en las que el circuito electrónico es refinado para permitir una alta precisión de medición con una distancia
15 limitada entre el primer y el segundo transductor de ultrasonido, por ejemplo como se describe en la solicitud de patente europea EP 2339301. Esto significa que la unidad se puede utilizar en aplicaciones en las que sólo hay disponible un espacio limitado para el sensor de caudal.
Ejemplos de aplicaciones relevantes son: medidores de consumo con fines de facturación, medición de flujo
20 sanguíneo en exámenes médicos o vigilancia, flujo de ingredientes dentro de la industria alimentaria, flujo de agua, aire o combustible en una maquinaria (por ejemplo, un vehículo), flujo proporcionado a fuentes individuales o grupos de elementos de calefacción/refrigeración (o la potencia relacionada de calefacción/refrigeración en base a la medición del flujo) como realimentación para sistemas de control de calefacción/refrigeración.
25 En todos los casos, tales aplicaciones pueden beneficiarse de la alta precisión de las mediciones de caudal que se pueden proporcionar a bajo coste, ya que el medidor de flujo es apropiado para una producción en masa completa o al menos muy automatizada.
Para resumir, la invención proporciona una unidad de medidor de flujo de ultrasonido dispuesta para medir una
30 caudal de fluido con uno o más transductores de ultrasonido, y una placa de circuito con un circuito electrónico dispuesto para operar el transductor(es) de ultrasonido. El transductor de ultrasonido, por ejemplo, con forma de un elemento piezoeléctrico, está fijado mecánicamente a la placa de circuito por unos primeros medios de fijación eléctricamente conductores que adicionalmente sirven para proporcionar una conexión eléctrica entre un terminal eléctrico del transductor y el circuito electrónico. Por esto se proporciona una unidad de medición de flujo funcional
35 que puede ser probada entes de ensamblarse con un alojamiento de medidor de flujo etc. Preferiblemente, se sueldan un conjunto de transductores de ultrasonido directamente en trayectorias conductoras eléctricamente en una superficie de la placa de circuito que está en conexión eléctrica con el circuito electrónico, por ejemplo en un simple proceso de montaje SMT junto con el montaje de todos los otros componentes electrónicos en la placa de circuito. Las aberturas pasantes de la placa de circuito en las proximidades de estas trayectorias conductoras sirven
40 para proporcionar elasticidad térmica. Un clip de metal soldado a la placa de circuito puede servir para conectar eléctricamente un segundo terminal eléctrico del transductor del circuito electrónico.
Aunque la presente invención se ha descrito en conexión con realizaciones preferidas, no pretende limitarse a la forma específica establecida aquí. Más bien, el alcance de la presente invención sólo está limitado por las
45 reivindicaciones que acompañan.
En esta sección, ciertos detalles específicos de las realizaciones descritas se establecen para propósitos de explicación más que limitativos, para proporcionar una comprensión clara y completa de la presente invención. Sin embargo, se ha de entender fácilmente por los expertos en la técnica, que la presente invención puede ejercerse en
50 otras realizaciones que no se ajustan exactamente a los detalles establecidos aquí, sin salir del alcance de esta descripción definida por las reivindicaciones. Además, en este contexto, y para los propósitos de brevedad y claridad, se han omitido descripciones detalladas de aparatos, circuitos y metodología bien conocida para evitar detalles innecesarios y posible confusión.
55 En las reivindicaciones, el término “que comprende”, no excluye la presencia de otros elementos o pasos. Adicionalmente, aunque se pueden incluir rasgos individuales en diferentes reivindicaciones, posiblemente pueden estar ventajosamente combinadas, y la inclusión en diferentes reivindicaciones no implica que una combinación de rasgos no sea factible y/o ventajosa. Además, referencias singulares no excluyen una pluralidad. Así, referencias a “un”, “una”, “primero”, “segundo”, etc. no excluyen una pluralidad. Se incluyen signos de referencia en las
60 reivindicaciones, sin embargo la inclusión de los signos de referencia es sólo por razones de claridad y no debe interpretarse como una limitación del alcance de las reivindicaciones.

Claims (19)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Una unidad de medidor de flujo de ultrasonido dispuesta para medir un caudal de fluido, comprendiendo la unidad:
    5 -un primer transductor de ultrasonido (106) que tiene un primer y segundo terminal eléctrico, y
    -
    una placa de circuito (102) con un circuito electrónico (104) dispuesto en ella para operar el primer transductor de ultrasonido (106), la placa de circuito comprende una primera trayectoria conductora conectada eléctricamente al primer terminal eléctrico, y al circuito electrónico;
    caracterizada porque el transductor de ultrasonido (106) es un cuerpo monolítico de un material piezoeléctrico con una superficie en contacto con una superficie de la placa de circuito (102), y en la que el cuerpo monolítico está fijado mecánicamente a la placa de circuito (102) por unos primeros medios de fijación eléctricamente conductores que proporcionan la conexión eléctrica entre el primer terminal eléctrico y la primera trayectoria conductora.
  2. 2.
    Una unidad de acuerdo con la reivindicación 1, en la que los primeros medios de fijación comprenden al menos uno de entre: suelda, cola eléctricamente conductora, y un clip eléctricamente conductor.
  3. 3.
    Una unidad de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la placa de circuito tiene una o más aberturas pasantes parcial o enteramente cubiertas por el primer transductor de ultrasonido cuando está fijado a la placa de circuito.
  4. 4.
    Una unidad de acuerdo con la reivindicación 3, en la que una parte de la primera trayectoria conductora está
    dispuesta en las proximidades de al menos una de las aberturas pasantes en la placa de circuito. 25
  5. 5.
    Una unidad de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el transductor de ultrasonido está montado en la parte superior de un agujero pasante de la placa de circuito o en la parte superior de una cavidad no pasante de la placa de circuito.
  6. 6.
    Una unidad de acuerdo con la reivindicación 4 ó 5, en la que el cuerpo monolítico está fijado a la placa de circuito soldando la primera trayectoria conductora al primer terminal eléctrico en una periferia de la parte final del transductor de ultrasonido que mira hacia la placa de circuito.
  7. 7.
    Una unidad de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 3 -6, en la que la abertura pasante está
    35 acompañada de aberturas situadas fuera de la zona cubierta por el primer transductor de ultrasonido cuando está fijado a la placa de circuito.
  8. 8.
    Una unidad de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 3 -7, en la que la abertura pasante está en forma de agujero circular rodeado de una trayectoria conductora circular, y está acompañada de cuatro aberturas pasantes estrechas fuera de la zona con la trayectoria conductiva circular.
  9. 9.
    Una unidad de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 3 -7, en la que un conductor generalmente anular con un corte sirve para la conexión al primer terminal del transductor de ultrasonido y en la que la abertura pasante está dispuesta dentro del conductor y una ranura pasante está dispuesta fuera del conductor.
  10. 10.
    Una unidad de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 3 -7, en la que un conductor anular sirve para la conexión con el primer terminal del transductor de ultrasonido, y en la que la abertura pasante está dispuesta dentro del conductor y una ranura pasante está dispuesta fuera del conductor.
  11. 11.
    Una unidad de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que una segunda trayectoria conductora en la superficie de la placa de circuito sirve para conectar eléctricamente el circuito eléctrico con el segundo terminal eléctrico del primer transductor de ultrasonido.
  12. 12. Una unidad de acuerdo con la reivindicación 11, en la que un clip de metal sirve para conectar eléctricamente la 55 segunda trayectoria conductora al segundo terminal eléctrico del primer transductor de ultrasonido.
  13. 13.
    Una unidad de acuerdo con la reivindicación 11, en la que la segunda trayectoria conductora está situada dentro de la primera trayectoria conductora y separada por una abertura pasante.
  14. 14.
    Una unidad de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el medidor de flujo de ultrasonido comprende además un segundo transductor de ultrasonido, en la que el circuito electrónico está además dispuesto para operar el segundo transductor de ultrasonido (106), en la que el segundo transductor de ultrasonido
    (106) está fijado mecánicamente a la placa de circuito (102) por unos segundos medios de fijación eléctricamente conductores, que sirven adicionalmente para proporcionar una conexión eléctrica entre al menos un terminal
    65 eléctrico del segundo transductor de ultrasonido (106) y el circuito electrónico (104), y en la que tanto el primer como el segundo transductor de ultrasonido están fijados mecánicamente al mismo lado de la placa de circuito.
  15. 15. Una unidad de acuerdo con la reivindicación 14, que comprende una membrana sustancialmente estanca al agua, dispuesta alrededor de la placa de circuito y el primer y segundo transductor de ultrasonido, y en la que un enchufe con una pluralidad de terminales eléctricos penetra a través de la membrana para permitir la conexión
    5 eléctrica con el circuito electrónico, en la que al menos una parte de la membrana es eléctricamente conductora y sirve para conectar eléctricamente el segundo terminal eléctrico del primer transductor de ultrasonido con un segundo terminal eléctrico del segundo transductor de ultrasonido.
  16. 16. Un medidor de flujo dispuesto para medir un caudal de un fluido que fluye a través de un tubo de medición, en el 10 que el medidor de flujo comprende:
    -
    un alojamiento (420) con el tubo de medición dispuesto dentro, y
    -
    una unidad de medidor de flujo de ultrasonido de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 -15 dispuesta 15 en relación con el alojamiento (420).
  17. 17. Un medidor de flujo de acuerdo con la reivindicación 16, que es uno de entre: un medidor de energía térmica, un medidor de refrigeración, un medidor de agua y un medidor de gas.
    20 18. Un método de fabricación de una unidad de medidor de flujo de ultrasonido, comprendiendo el método:
    -
    a) equipar una placa de circuito (102) con componentes electrónicos dispuestos para formar un circuito electrónico
    (104) para operar un primer transductor de ultrasonido (106), comprendiendo la placa de circuito una primera trayectoria conductora conectada eléctricamente al circuito electrónico (104),
    25 -b) equipar un primer transductor de ultrasonido (106) con un primer y segundo terminal eléctrico, siendo el transductor de ultrasonido un cuerpo monolítico de material piezoeléctrico, y
    -
    c) fijar mecánicamente el primer transductor de ultrasonido (106) a la placa de circuito (102) para que una
    30 superficie del transductor esté en contacto con la superficie de la placa de circuito por unos primeros medios de fijación eléctricamente conductores que sirven adicionalmente para proporcionar una conexión eléctrica entre el primer terminal eléctrico del primer transductor de ultrasonido (106) y la primera trayectoria conductora.
  18. 19. Un método de acuerdo con la reivindicación 18, en el que los primeros medios de fijación eléctricamente
    35 conductores son suelda, y en la que el método comprende además soldar un clip de metal a una segunda trayectoria conductora en una superficie de la placa de circuito que está en conexión eléctrica con el circuito electrónico (104) en el que el clip de metal se dispone para proporcionar conexión eléctrica al segundo terminal eléctrico del primer transductor de ultrasonido.
    40 20. Un método de acuerdo con la reivindicación 18 o 19, en el que el paso c) y pasos para montar componentes electrónicos del circuito electrónico en trayectorias eléctricamente conductoras en una superficie de la placa de circuito se realizan en un proceso de Tecnología de Montaje en Superficie.
  19. 21. Un método de fabricación de un medidor de flujo, comprendiendo el método:
    45 -fabricar una unidad de medidor de flujo de ultrasonido de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 18 -20, y
    -
    montar la unidad de medidor de flujo de ultrasonido en relación con un alojamiento con un tubo de medición dispuesto.
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