KR102386006B1 - 매체의 레벨을 검출하는 장치 - Google Patents

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엘텍 에스.피.에이.
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Abstract

용량 성 레벨 센서 장치는,
레벨 감지 축에 따라 종 방향으로 연장되는 전기 절연 재료로 제조된 회로 기판;
상기 회로 기판(20)의 주면에서 서로 동일 평면 상에 있는 제 1 전극(J1-Jn)의 적어도 하나의 제 1 시리즈를 포함하는 상기 회로 기판(20)의 감지 영역(23)상의 전극 또는 용량성 요소의 제 1 어레이;
- 회로 기판(20)의 제 2 영역(24)과 관련된 회로 요소를 포함하는 회로; 및
- 상기 회로 기판(20)의 적어도 상기 감지 영역(23)을 전기적으로 절연하고 유체 차단 가능하게 감싸는 감지 부분(15); 및 상기 회로 기판의 제 2 영역을 적어도 부분적으로 코팅하고 용기의 개구에 유체 기밀 고정되도록 구성되는 장착 부분(14-16)을 적어도 포함하는 케이싱 몸체(14-16)를 포함한다.
감지 부분(15) 및 장착 부분(14, 16)의 적어도 일부는 회로 기판(20)의 적어도 일부에 오버 몰딩된 적어도 하나의 재료(M)를 포함한다. 회로 기판(20)의 제 2 영역(24)은 감지 영역(23)의 기판 폭(W)보다 작은 기판 폭(Wr)을 갖는 적어도 하나의 제한 기판 부(30)를 포함한다. 적어도 하나의 제한된 기판 부(30)의 적어도 일부는 장착 부분(16)에서 축 방향으로 연장된다.

Description

매체의 레벨을 검출하는 장치
본 발명은 액체, 유체 물질, 벌크 상태의 분말 물질 또는 물질 등과 같은 일반적인 매체의 레벨을 검출하는 센서 장치 등에 관한 것이다. 본 발명은 특히 레벨 센서들 차량, 바람직하게는 용량성 유형의 레벨 센서에 사용된다.
상술한 타입의 레벨 센서는 예를 들면 청구항 제 1 항의 전제를 기반으로 하는 WO 2015/181770 A로부터 공지되어 있다. 이 센서는 평균적으로 정확하고 신뢰할 수 있다. 그러나 적어도 레벨 측정에서의 정밀도와 민감도가 향상되는 것이 바람직하다.
일반적인 용어로, 본 발명은 간단하고 저렴하게 제조될 수 있지만 유사한 응용을 위해 설계된 공지된 장치와 비교하여 레벨 측정에서 향상된 정밀도 및 민감도에 의해 구별되는 레벨 센서 장치를 제공하는 것을 목적으로한다.
본 발명에 따르면, 첨부된 청구 범위에 명시된 특성을 갖는 레벨 센서 장치에 의해 이하보다 명확하게 나타날 전술한 및 다른 목적이 달성된다.
청구 범위는 본 발명과 관련하여 본 명세서에 제공된 기술적 교시의 필수적인 부분을 구성한다.
본 발명의 추가적인 목적, 특성 및 장점은 첨된 도면을 참조하여 다음의 설명으로부터 명백하게될 것이며, 이는 비 제한적인 예로서 제공된다.
도 1은 본 발명의 가능한 실시예에 따른 레벨 센서 장치를 포함하는 일반적인 용기의 단면 사시도.
도 2 및 도 3은 본 발명의 가능한 실시예에 따른 레벨 센서의 다른 각도에서의 개략적인 사시도.
도 4 및 도 5는 본 발명의 가능한 실시예에 따른 레벨 센서 장치의 다른 각도에서의 분해 사시도.
도 6 및 도 7은 본 발명의 가능한 실시예에 따른 레벨 센서 장치에 사용될 수 있는 회로 요소의 다른 각도에서의 사시도.
도 8은 도 6-7에 도시된 유형의 회로 구성요소의 확대된 스케일의 상세도.
도 9-11은 다른 작동 조건에서 본 발명의 가능한 실시예에 따른 레벨 센서 장치를 얻기 위해 사용될 수 있는 성형 장비의 개략도.
도 12는 도 9-11의 장비를 사용하여 얻어질 수 있는 센서 장치의 일부의 개략적인 사시도.
도 13, 도 14 및 도 15는 각각 도 12의 장치 부분의 개략적인 종단면도, 대응하는 상세도 및 도 12의 장치 부분의 개략적인 단면도.
도 16, 도 17 및 도 18은 각각 본 발명의 또 다른 가능한 실시예에 따른 센서 장치의 일부에 관한 도 13,도 14 및 도 15와 유사한 도면.
도 19 및 도 20은 각각 본 발명의 또 다른 가능한 실시예에 따른 센서 장치의 일부에 관한 도 13 및 도 14와 유사한 도면.
도 21 및 도 22는 각각 공지된 기술에 따라, 회로 구성요소의 정면도에서의 개략도 및 그러한 회로 구성요소을 사용하는 레벨 센서 장치의 개략적인 단면도.
도 23 및 도 24는 본 발명의 가능한 실시예에 따른 장치이나, 도 21 및 22와 유사한 개략도.
도 25 및 도 26은 본 발명의 가능한 실시예에 따른 레벨 센서 장치의 일부 구성 요소의 부분 분해도.
도 27은 함께 조립된 도 25의 구성요소의 부분도.
도 28 내지 도 30은 도 25의 구성 요소를 사용하는 반제품을 얻기 위해 사용될 수 있는 성형 장비의 개략도.
도 31 및 32는 각각 도 30에 도시된 반제품으로 얻을 수 있는 센서 장치의 개략적인 사시도 및 개략적인 부분 단면도.
도 33 및 도 34는 본 발명의 가능한 실시예에 따른 레벨 센서 장치에 사용될 수 있는 반제품을 얻기 위해 사용될 수 있는 성형 장비의 개략도.
도 35는 도 33-34의 장비로 얻을 수 있는 반제품의 개략적 사시도.
도 36 및 도 37은 본 발명의 가능한 실시예에 따른 레벨 센서 장치에 사용될 수 있는 구성 요소의 다른 각도에서의 개략적 사시도.
도 38 및 도 39는 변형된 실시예에 따른, 도 36 내지도 37의 구성 요소와 유사한 구성 요소의 다른 각도에서의 개략적 사시도.
도 40은 도 36 내지도 37의 구성 요소를 사용하는 반제품의 부분 및 개략적 사시도.
도 41은 레벨 센서의 개략적 사시도.
도 42는 도 41의 장치의 개략적 종단면도.
도 43 및 도 44는 각각 도 42의 라인 XLIII-XLIII 및 도 43의 라인 XLIV-XLIV에 따른 개략적 단면도.
도 45 및 46은 본 발명의 또 다른 가능한 실시예에 따른 레벨 센서 장치에 사용될 수 있는 각각의 반제품의 부분 및 개략적 사시도.
도 47 및 도 48은 도 46의 반제품을 사용하는 레벨 센서 장치의 개략적 사시도.
도 49는 도 47-48에 따른 장치의 개략적 종단면도.
도 50 및 도 51은 각각 도 49 및 도 50의 라인 L-L 및 LI-LI에 따른 개략적 단면도.
도 52는 본 발명의 실시예에 따른 레벨 센서 장치에 사용될 수 있는 회로 구성요소의 개략적 사시도.
도 53은 도 52에 도시된 것과 동일한 유형의 구성요소를 사용하는 반제품의 개략적 사시도.
도 54는 도 53에 도시된 것과 동일한 유형의 반제품을 사용하는 레벨 센서 장치의 개략적 사시도.
도 55는 도 54의 장치를 제조하는데 사용될 수 있는 몰딩 장비의 개략도.
도 56은 본 발명의 가능한 실시예에 따른 레벨 센서 장치의 전극들의 가능한 접속 구성을 예시하기 위한 부분 및 개략도.
도 57은 도 56에 따른 레벨 센서 장치의 가능한 회로 구성을 예시하기 위한 부분 및 개략도. 및
도 58은 본 발명의 가능한 실시예에 따른 레벨 센서 장치의 전극들의 접속의 가능한 또 다른 구성을 설명하기 위한 개략도.
본 명세서의"일 실시예","일 실시예","다양한 실시예" 등은 본 실시예와 관련하여 설명된 적어도 하나의 특정 구성, 구조 또는 특성이 적어도 일 실시예이다. 따라서, 본 명세서의 다양한 지점에 존재할 수 있는"실시예에서","하나의 실시예에서","다양한 실시예들에서"와 같은 문구들은 반드시 하나의 동일한 실시예를 지칭하지 않으며, 대신에 다른 실시예들을 참조할 수 있다. 또한, 본 명세서의 문맥에서 정의된 특정 형태, 구조 또는 특성은 하나 이상의 구현예에서 임의의 적절한 방식으로 조합될 수 있으며, 표현된 것과 다를 수도 있다. 본 명세서에서 사용된 참조 번호 및 공간 참조(예:"위","아래","상부","하부","전방","후방","수직" 등)는 도면에서, 편의상 제공되는 것일 뿐이며, 따라서 보호 범위 또는 실시예의 범위를 정의하지 않는다. 도면에서, 동일한 참조 번호는 서로 유사하거나 기술적으로 등가인 요소를 나타 내기 위해 사용된다.
도 1에서 전체적으로 참조번호 1로 표시된 것은 일반적인 용기, 특히 자동차의 탱크이다. 본 설명의 하기에서, 용기(1)(간단히"탱크"라고도 함)는 바람직하게는 액체 첨가제 또는 환원제를 함유하도록 설계되고, 블록(2)으로 개략적으로 나타나는 내연 엔진의 배기 가스의 처리를 위한 시스템의 부분을 형성한다. 다양한 실시예에서, 처리 시스템(2)은 내연 엔진, 예를 들어 차량의 디젤 엔진의질소 산화물 방출 저감에 사용되는 SCR 타입이다. 상기 환원제는 바람직하게는 AdBlue™ 라는 상품명으로 상업적으로 알려진 것과 같은 액체 용액, 특히 증류수 용액 중의 우레아이다. 용기(1)는 어떠한 경우에도 다른 목적 및/또는 자동차 분야와 다른 분야에 사용될 수 있으며, 예를 들어 연료와 같은 다른 액체 물질을 함유하도록 설계될 수 있다.
탱크(1)의 몸체(1a)는 포함된 물질에 대해 화학적으로 저항성인 물질, 특히 바람직하게는 전기적으로 절연성인 임의의 물질로 제조될 수 있으며, 예를 들어, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)과 같이 공지된 기술에 따른 적절한 플라스틱 물질이다. 탱크(1)에는 예를 들면 동결시 탱크 자체 및/또는 그 내용물을 가열하기 위해 사용되는 자체 공지된 유형의 히터가 관련될 수 있다. 전기 히터는 도면에서 EH로 표시된 블록으로 개략적으로 표시된다. 다양한 실시예에서, 하나의 이러한 히터(EH)는 유리하게는 본 발명에 따른 센서 장치와 결합되거나 통합될 수 있다.
도시된 개략적인 예에서, 탱크는 액체 용액을 토핑하기 위한 개구(3a)가 제공되는 상부 부분(3)을 가질 수 있다. 탱크(1)의 하부(4), 예를 들어 그 바닥 벽은 액체를 시스템(2)에 공급하기 위해 예를들어 펌프를 경유하여 용액이 배출되는 출구 개구(5)를 갖는다. 하부(4)에서, 탱크(1)는 본 발명의 다양한 가능한 실시예에 따른 센서 장치의 몸체가 밀봉식으로 고정되는 제 2 개구(6)를 갖는다. 다양한 바람직한 실시예에서, 사실상, 본 발명에 따른 센서 장치는 최소한의 레벨 일지라도 그 몸체의 외부 표면이 액체 물질과 적어도 부분적으로 접촉하도록 용기의 하부에 설치되어야한다.
전체적으로 10으로 표시된 센서 장치는 바람직하게는 실질적으로 수직인(그러나 필요한 경우 수직에 대해 기울어질 수 있음) 특히 레벨 감지 축(X)에 따라 탱크(1) 내에 적어도 부분적으로 연장되도록 설계된 레벨 감지부분(11)을 포함한다. 바람직하게는, 감지부분(11)의 근위 단부 영역은 탱크 내의 매우 낮은 레벨의 존재를 검출할 수 있도록 탱크(1) 내에서 바닥 벽(4)에 비교적 가까운 높이까지 연장된다. 탱크(1)의 개구(6)에 직접 장착되는 대신에, 본 발명에 따른 장치(10)는 탱크의 다른 개구에 밀봉식으로 장착되는 추가의 몸체 또는 구성 요소, 예를 들어 UDM(우레아-분배 모듈)과 같은 섹터에서 공지된 유형의 구성 요소를 제공하거나 또는 이와 결합될 수 있다.
도 2 및 도 3에서, 가능한 실시예에 따른 센서(10)는 다른 각도로 개별적으로 표시된다. 장치(10)는 다음과 같이 식별될 수 있는 케이싱 몸체를 갖는다:
- 외부 시스템, 예를 들어 차량에 탑재된 SCR 시스템의 전자 제어 유닛 및/또는 그의 제어를 위해 장치(10)를 전기적으로 연결하기 위한 연결 및/또는 제어부(14);
- 전기 절연성이며 유체 기밀이며 감지부분(11)에 주로 속하는 감지부(15); 및
- 개구(6)에 밀봉식으로 결합 및/또는 고정 및/또는 위치되도록 구성되는 장착 부분(16).
다양한 실시예에서, 연결부(14)는 전기 단자(17)의 각각의 부분(17a)이 연장되는 일반적으로 중공 커넥터 몸체(14a)를 포함한다. 다양한 실시예에서, 바람직하게는 금속 스트랩으로부터 스탬핑 또는 블랭킹을 통해 얻어지는 단자(17)에는 예를 들어 SCR 시스템의 전술한 전자 제어 유닛에 장치(10)의 외부 연결을 위한 인터페이스인 커넥터 몸체(14a)가 제공된다. 바람직하게는, 각각의 단자(17)는 커넥터 몸체(14a)의 공동 내에 배치되도록 설계된 얇은 판 모양의 접촉부(17a) 및 이하에서 설명되는 회로 기판 또는 기판 상에 존재하는 각각의 접촉 요소(24a,도 8)와 전기적 및 기계적으로 연결되도록 설계된 제한된 상호 연결부(17b)(도 4 참조)를 가진다.
다양한 실시예에서, 장착 부분(16)는 전기 연결부(14)와 감지부(15) 사이에서 축 방향으로 연장되고, 탱크(1) 내에 수용된 액체와 접촉하도록 설계된 바닥 벽과, 상기 벽으로부터 돌출하는 감지부(11)를 가진다. 다양한 실시예에서, 장착 부분(16)는 전체적으로 장치(10)의 몸체의 고정에 사용될 수 있는 방사상 구조물(18a)이 바람직하게 제공되는 플랜지 부분(18)을 형성한다. 다양한 바람직한 실시예에서, 장착 부분(16)는 탱크에 대해 센서(10)의 탄성 장착 기능을 수행할 수 있는 가스켓과 같은 원형 밀봉 요소를 위한 적어도 하나의 시트(19a)를 그 외주면에 가진다.
도 4 및 도 5에서, 본 발명의 가능한 실시예에 따른 센서 장치는 부분 분해 도를 통해 다른 각도로 표현된다. 이들 도면에서, 참조번호 19로 표시된 것은 상기 실링 원형 요소 또는 가스켓, 예를 들어 장착 부분(16)에 제공된 대응 시트(19a)에 위치하도록 설계된 O- 링이다.
도 4 및 도 5에서 부분적으로 볼 수 있는 것은 또한 전체적으로 20으로 표시된 전자 회로 보드 또는 기판이며, 장착 부분(16)로부터 돌출하는 대응하는 기단 부분을 갖는다. 상기 도면에서 21 및 22로 표시된 것은 2개의 몸체 부분 또는 케이싱이며 도 3 내지 도 4의 연결부(14)를 적어도 부분적으로 형성하도록 그 사이에 설정된 회로 기판(20)의 상기 돌출부와 함께 결합되고 구획부로 구성된다. 상기 예시에서, 몸체 부분(21)은 커넥터 몸체(14a)를 일체로 형성하고 그 내부에 통합된 전기 단자(17)이다. 특히 도 4로부터 알 수 있듯이, 다양한 실시예에서 몸체 부분(21)은 회로 기판(20)과의 전기적 접속을 위해 설계된 단자(17)의 제 2 부분(17b) 내에서 돌출하는 공동(21a)이다.
본 발명의 특징에 따르면, 감지부(15) 및 장치 몸체(10)의 장착 부분(16)의 적어도 일부는 회로 기판(20)의 적어도 일부에 오버몰딩된 적어도 하나의 재료(M)로 이루어진다.
도 6, 도 7 및 도 8은 본 발명의 가능한 실시예에 따른 센서 장치에 사용될 수 있는 회로 기판 또는 기판(20)의 다른 도면이다. 기판(20)은 예를 들어 FR4 와 같은 인쇄 회로를 제조하기에 적합한 전기적 절연 재료 또는 유리 섬유 유형의 유사 복합 재료 또는 세라믹 재료 또는 중합체 베이스 재료, 바람직하게는 성형 가능한 재료로 제조된다. 기판(20)상에는 전기 접속 요소(전도체 또는 전기 경로와 같은) 및/또는 전극과 같은 전기 및 전자 레벨 감지 및/또는 제어 구성 요소의 적어도 일부가 제공된다.
기판(20)은 레벨 감지 축(X)에 따라 2개의 단부들 사이에서 종 방향으로 연장되고 기판 두께(T)(도 8)를 그들 사이에한정하는 2개의 대향하는 대면(20a, 20b) 및 사이에 기판 폭(W)을한정하는 두개의 대향하는 종 방향 에지(20c, 20d)(도 6 및 도 7)를 포함하는 대체로 편평하거나 실질적으로 2 차원 형상을 갖는다.
기판(20)에서, 장치(10)의 감지부(11)에 속하고 기판의 말단부를 포함하는 감지 영역(23)뿐만 아니라, 기판의 기단부를 포함하는"제어 영역"으로 이후 간단히 언급되는 제 2 영역(24)을 포함한다. 센서(10)의 외부 전기적 접속을 위한 단자(17)를 갖는 센서(10)의 전기 및 전자 처리 및/또는 제어 요소가 기판(20)의 영역(24)과 관련된다.
기판(20)의 영역(23)과 관련되는 것은 대신에 레벨 감지 구성 요소이다. 특히, 영역(23)과 관련하여, 기판의 주면(20a), 여기서는 20a로 표시된 면에 적어도 하나의 제 1 시리즈의 제 1 전극을 포함하는 적어도 하나의 제 1 용량성 요소 어레이가 있다. 상기 예시에서"n"이 숫자이고,"n"이 22와 같다 - 상기 전극 중 일부는 도 6에서 해당 시리즈의 전극 위치를 나타내는 번호 뒤에 문자 J로 표시된다.
다양한 실시예에서, 전술한 일련의 전극(J)은 실질적으로 동일하고 사전 정의된, 바람직하게는 균일한 방식으로 레벨 감지 축(X)을 따라 서로 이격된다. 다른한편으로, 도시되지 않은 가능한 실시예에 따르면, 기판의 일면과 관련된 용량 성 요소의 어레이는 또한 다른 수의 일련의 전극을 포함할 수 있으며,한 시리즈의 전극은 동일한 어레이의 다른 시리즈와 다른 형상을 가진다.
전극(J)은 예를 들어 금속 재료 또는 금속 합금과 같은 전기 전도성 재료로 만들어지며 기판(20)의 적어도 하나의 주 표면(20a, 20b)에 결합된다. 전극(J)은 바람직하게는 서로 동일 평면상에 있고, 기판(20) 상에 에칭 또는 도포된 플레이트 또는 라미네이트의 형태로, 또는 예를 들어 스크린 인쇄 기법 등으로 기판(20) 상에 증착된 전기 전도성 층으로 구성될 수 있다. 다양한 실시예에서, 기판(20)은 기판의 면(20a) 상에 제공된 전극(J)과 상응하는 도전 접속 경로 및/또는 도시되지 않은 면(20b) 상에 존재하는 다른 가능한 전극 사이의 전기적 접속을 위한 전도성 재료를 포함하는 관통 홀을 갖는다.
일반적으로, 도 8에 도시된 바와 같이, 기판(20)의 감지 영역(23)의 적어도 하나의 면에 제공된 전극(J)은 이들 사이에 최대 전극 폭(Wj)을 정의하는 적어도 2개의 대향 측부 에지와 사이에 최대 전극 높이(Hj)를 정의하는 두 대향 가로 에지를 가진다.
다양한 실시예에서, 도 6-7 및 도 8에서 시각적으로 이해될 수 있는 바와 같이, 감지 영역(23)에서의 최대 전극 폭 Wj와 기판 폭 W 사이의 차이는 매우 작고, 특히, 감지 축(X)의 방향으로 서로 인접한 2개의 전극(J)의 2개의 가로 에지들 사이의 공간 또는 거리보다 작다. 이 목적을 위해서, 전극(J)은 실질적으로 기판 폭(W)의 전체에 걸쳐 가로 방향으로 연장되는 것이 바람직하며, 이에따라 상기 차이는 최소 또는 0, 바람직하게는 0 mm 내지 1 mm 사이, 특히 0.3 mm 내지 0.6 mm사이이다. W 및 Wj의 값 사이의 최소 차이는 크지만, 예를 들어 복잡한 형상의 경우 및/또는 레이저 절단 또는 CNC(Computer Numerical Control)에 의한 절단의 경우에 회로 기판(20)의 제조 또는 절단의 목적으로 유용할 수 있다. 절단 허용 오차가 상기 전극(J)과 관련될 가능성을 방지(즉, 전극(J)의 커패시턴스 및/또는 커패시턴스 또는 전기장의 대응하는 측정치의 불균일한 방식으로 커팅 허용 오차가 변경되는 것을 방지)하기 위해 전극없이 최소 영역을 남겨 두는 것이 바람직하다.
도시된 바와 같이, 전술한 전극(J)의 바람직한 구조는 레벨 감지 품질의 목적에 유리하다.
영역(24)은 바람직하게는 기판(20)의 근위 단부와 상기 시리즈의 제 1 전극(J)(여기서는 전극(J1)) 사이에 포함된다. 본 발명의 범위 내에서, 장치의 회로 배열에 속하는 전자 제어 및/또는 처리 구성 요소가 기판(20) 전체 또는 감지 영역(23) 내에, 즉 전극(J)에 근접 및/또는 사이에 배치된다. 이 관점에서, 접속 및/또는 제어 영역은 감지 영역과 공통 부분을 가진 기판(20)의 전체 길이를 통해 실질적으로 연장될 수 있다.
다양한 실시예에서 장치(10)의 측정 및/또는 제어 회로 배열(25-26)에 속하는 구성 요소가 상기 영역(24) 내에 위치된다. 이들 구성 요소는 바람직하게는 마이크로 제어기, 마이크로 프로세서, CPU(중앙 처리 장치), DSP(디지털 신호 프로세서), 메모리, 집적 회로 회로, 연산 회로, A/D 변환기 회로, 도 7의 25로 표시된 전자 스위칭 회로뿐만 아니라 그 중 일부는 개략적으로 표시되며 참조번호 26으로 지정되는 트랜지스터, MOSFET, 저항기, 커패시터, 다이오드 등과 같은 능동 및/또는 수동 구성요소를 포함할 수 있다. 예시된 경우에, 제어기(25)는 전극(J)을 지지하는 기판(20)의 면(20b)에 장착되지만, 이는 본 발명의 범위를 결코 제한하지 않는다. 또한, 구성 요소(26)는 제어 영역(24)에서 기판(20)의 주면(20a 및 20b) 중 하나 또는 모두에 무관하게 장착될 수 있다. 다양한 실시예에서, 제어기(25) 제어기(25)는 적어도 하나의 처리 및/또는 제어 논리 유닛, 메모리 및 입력/출력을 포함하는 것이 바람직하며, 그 중에서 아날로그/디지털 타입의 입력이 바람직하다. 제어기는 예를 들어, 마이크로 칩 테크놀로지 인크에 의해 제조된 코드 PIC16F1517 또는 싸이프레스 세미 컨덕터 코포레이션에 의해 제조된 시리즈 CY8C4200M의 코드에 의해 식별된 마이크로 프로세서 일 수 있다.
언급된 바와 같이, 기판(20)의 표면 상에 또는 적어도 그 내부에는 전극(J), 구성요소(25 및 26), 및 단자와 같은 다양한 회로 구성요소의 연결을 위해 도시되지 않은 전기 전도성 경로가 제공된다. 바람직하게는, 기판(20)은 또한 기판의 반대 및/또는 내부면 상에 제공된 다른 경로 및/또는 경로 및/또는 회로 구성 요소를 서로 연결하기 위한 금속화된 홀을 갖는다. 이와 관련하여, 회로 기판(20)은 다층 형일 수 있으며, 상기 경로는 예를 들어 전극(J)만을 외부에 남기고 단지 내부, 즉 기판의 내부 층상에 형성될 수 있다.
다양한 실시예에서, 본 발명에 따른 장치는 액체의 레벨 이외의 적어도 하나의 다른 양의 검출을 위한 적어도 하나의 추가 센서를 포함한다. 추가 센서 또는 센서들은 온도 센서, 압력 센서, 품질 센서, 및 예를 들어 유체의 조성 및/또는 화학적-물리적 특성을 검출하기 위해 설계된 센서들(예를 들어, 광학 유형의 센서)로부터 선택될 수 있다.
다양한 실시예에서, 또한 특히 해당하는 하나 이상의 추가 양의 검출을 위해 전극(J) 이외의 하나 이상의 감지 구성 요소가 기판(20) 상에 장착된다. 예를 들어, 다양한 실시예에서, 장치(10)의 회로 배열은 적어도 하나의 온도 센서, 특히 온도가 가변적인 NTC 또는 PTC 타입의 센서와 같은 센서를 포함한다. 이러한 센서는 기단 영역, 선단 영역 및 기판(20)의 감지 영역(23)의 중간 영역 중 적어도 하나에 장착될 수 있다. 도 7에 도시된 예에서, 특히 기판의면(20b)상에는 대응하는 도전 경로를 통해 제어 영역(24)에 제공된 회로 배열에 연결된 영역(23) 자체의 대향 단부 영역에 있는 2개의 온도 센서(27a, 27b)가 영역(23)에 장착된다. 도 1에 도시된 유형의 탱크(1)에 센서(10)를 설치한다고 가정하면, 온도 센서(27a)는 특히 탱크의 바닥 벽에 가까운 영역에서 액체의 온도를 검출하는데 사용될 수 있는 반면, 센서(27b)는 중앙 영역 또는 탱크의 상부 벽에 가까운 영역의 액체의 온도를 검출하는데 사용될 수 있고, 완전히 채워지지 않은 탱크의 경우, 액체 위의 탱크의 내부 체적에 존재하는 온도, 예를 들어 공기의 온도를 검출하는데 사용될 수 있다. 특히 2개의 온도 센서(27a, 27b)를 갖는 도 7에 도시된 형태의 구성은, 도 1의 구성에서 또는 예를 들어 소프트웨어 레벨에서 기능들을 역전시킴으로써 도 1의 구성에 대해 역전된 구성으로 센서(10), 특히 전극(J) 및 센서(27a, 27b)를 탱크(1)에 설치하는 것을 가능하게 한다. 온도 감지용 센서는 기판(10)의 몸체의 연결부(14) 내에서, 예를 들어 탱크(1) 외부의 주변 온도를 검출하기 위해 기판의 제어 영역(24)에 제공될 수 있다. 다양한 실시예에서, 일련의 전극(J)의 전개를 따라 다수의 온도 센서가 제공되는데, 이들 중 적어도 하나는 용량성 요소의 어레이의 2개의 단부 전극 사이의 중간 위치에 있다.
.도 6 내지 도 8로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 양태에 따르면, 회로 기판(20)의 제 2 영역(24)은 감지 영역(23)의 폭(W)(도 23)보다 작은 기판 폭(Wr)(도 23)을 가지는 참조번호 30으로 표시되는 적어도 하나의 제한부(30)를 포함한다.
상기 제한부(30)에는 도 7 및 도 8에 예시된 바와 같이 회로 구성요소(26)가 제공될 수 있다. 다양한 실시예에서, 제한부(30)는 상기 제한부(30)의 폭(Wr)과 감지 영역(23)의 폭(W) 사이의 중간인 폭(W)을 가지는 부분 내에 형성된다. 상기 중간 폭의 부분은 임의의 경우에 선택적인 것으로 여겨지며 도 6 내지 도 8에서 참조번호 30'으로 표시된다. 제한부는 또한 영역(24)의 전체 길이에 걸쳐 연장될 수 있다.
본 발명의 양태에 따르면, 제한된 기판 부분(30)의 적어도 일부는 기판(20) 상에 오버몰딩된 장치의 몸체의 장착 부분(16)에서 축 방향으로 연장되며, 하기에 명확한 장점이 기술된다.
도 9-11은 본 발명의 가능한 실시예에 따른 감지부(15) 및 센서 장치(10)의 몸체의 장착 부분(16)의 적어도 일부의 오버몰딩을 위한 가능한 동작 순서의 개략도이다. 다양한 실시예에서, 장치(10)의 몸체는 감지부(15) 및 장착 부분(16)의 적어도 일부를 제공하는 오버몰딩된 재료(M)와 결합되는 원형 요소, 예를 들어 형상화된 금속 링을 또한 포함한다. 도 9-11은 참조번호 31로 표시된 상기 링의 사용이 구상되는 프로세스를 도시한다.
다양한 유형의 실시예에서, 링(31)은 이전에 참조번호 19로 표시된 개스킷과 같은 밀봉 요소용 시트의 적어도 일부를 제공하는데 사용된다. 상기 유형의 실시예에서, 그리고 후술하는 바와 같이, 링(31)은 개스킷에 대한 양호한 밀봉 및 잔여 부분을 보장하도록 설계된 원형 또는 원통형 표면, 특히, 버(burr) 또는 릴리프(reliefs)(몰드의 두 부분을 폐쇄하거나 결합하는 영역들에 일반적으로 존재하는)가 없는 표면의 후자에서의 정의를 가능하게 하도록 오버몰딩된 몸체에 축 방향으로 배치되도록 구성된다. 전술한 변위를 용이하게 하기 위해, 링(31)은 적절한 장비를 사용하여 축 방향 추력이 가해질 수 있는 방사형 또는 원형 릴리프와 같은 적어도 하나의 릴리프 부분을 제공하도록 성형되는 것이 바람직하다.
도시된 바와 같이, 다른 한편으로는 링(31)은 없을 수도 있고, 상응하는 형상은 오버몰딩된 재료(M)에 의해 얻어질 수 있다.
도 9를 초기에 참조하면, 참조번호 41 및 42로 표시된 두 부분은 몰드의 2 부분이며, 각각은 상기 장치의 케이싱 몸체의 상기 부분(15 및 16)의 외부 프로파일의 형성에 필요한 각각의 캐비티 또는 함몰부를 형성한다. 상기 함몰부(그 중 하나만이 부분적으로 가시적인 것으로, 41a로 표시됨)는 전술한 형상의 링(31)의 위치 설정을 위해 또한 사전 배치된다.
다양한 실시예에서, 링(31)은 2개의 몰드 부분, 여기서는 부분(41) 중 하나 및 회로 기판(20) 중 대응하는 회로 부분(J, 24a, 25, 26 및 24)(27a, 27b))은 기판의 제어 영역(24)의 적어도 일부, 특히 그의 제한 부(30)를 둘러싸는 링(31)과 함께 함몰부(41a) 자체 내에 위치된다.
다양한 실시예에서, 기판(20)이 몰드 내에 위치되기 전에, 예를 들어, 오버몰딩 재료(overmoulding material)(M), 예를들어 특히 기판(20)을 코팅하도록 균일하게 퍼지도록 설계된 등각 코팅(conformal coating)"이라 불리는 유형의 폴리머 또는 수지로 코팅되는 적어도 그 부분의 폴리머 또는 수지의 얇은 층으로 코팅함으로써, 추가의 보호 장벽이 제공된다. 따라서, 다양한 실시예에서, 기판은 다층 커버링을 가지며, 특히 기판에 적용된 제 1 보호 재료(예를 들어, 인용된 중합체 또는 수지) 제 1 층 및 상기 제 1 제료의 제 1 층 위에 몰딩된 제 2 보호 재료의 하나 이상의 제 2 층을 포함한다.
몰드 부분(41, 42), 특히 대응하는 함몰부는 기판(도 6 내지도 8)의 제어 영역(24)의 적어도 단부, 여기서는 제어기(25)를 포함하는 부분이 예를들어 도 10에서 잘 나타난 함몰부들 자체의 외부에 남아있게 하는 방식으로 구성된다. 다양한 실시예에서, 상기 장비는 또한 추가의 몰드 부분(43), 특히 상기 플랜지가 상정될 때 센서 몸체의 플랜지(18)의 반경 방향 구조(18a)의 적어도 관통 홀을 형성하는데 필요한 돌출부가 제공된 가동 인서트 또는 캐리지를 포함한다. 도시된 비제한적인 예에서, 캐리지(43)의 돌출부(43b)는 또한 다양한 실시예에서 장치(10)의 케이싱 몸체의 다른 구성 요소를 고정하기 위해 이용되는 구조물(이하, 32a로 표시)의 축 방향 공동을 얻기 위해 사용된다.
도 10은 부분(41, 42) 각각의 통로(41b, 41c 및 41d)에 삽입된 대응 돌기(43a, 43b)와 캐리지(43)의 결합에 이어지는 몰드의 폐쇄 상태를 도시한다. 그 다음에는 센서 부(15) 및 장착 부분(16)의 형성에 필요한 플라스틱 재료(M)의 몰드에 주입이 이루어지며, 상기 링(31)도 여기에 관련된다. 오버몰딩에 사용되는 재료(M)는 예를 들어 열가소성 재료 또는 열경화성 재료 일 수 있다. 바람직한 물질은 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 폴리 부텐(PB), 폴리 프로필렌(PP), 폴리 프탈 아미드(PPA), 폴리 아미드(PA, PA6, PA66), 폴리 페닐 렌 설파이드(PPS)이다.
바람직한 실시예에서, 감지부(15)에서의 재료(M)의 두께, 즉 검출될 레벨이 매체로부터 기판(20)을 분리하고 분리하는 그 벽의 두께는 1 mm와 2.4 mm 사이의 두께를 가지며, 1.4 내지 1.8 mm, 매우 바람직하게는 1.5 내지 1.6 mm이다. 이러한 선호 두께는 오버몰딩된 절연 재료의 최소 투과성에도 불구하고 작동 오류를 방지한다. 이러한 형태의 구성에서, 전극(J)의 높이(Hj)는 2.5mm 내지 3.5mm, 특히 대략 3mm이고, 2개의 인접한 전극(J) 사이의 간격은 0.8mm 내지 1.2mm, 특히 1mm 사이에 포함되는 것이 바람직하다.
도 11은 주형의 재개방 후속 단계를 개략적으로 도시한다(이 도면에서, 캐리지(43)는 몰드 부분(41)에 여전히 삽입되지만, 캐리지의 작동 위치 결정을 설명하기 위한 목적에 한함). 몰드로부터, 즉 부분(41)으로부터, 도 12에서 볼 수 있는 바와 같이, 장치 몸체의 대응 부분을 제공하는 재료(M) 내에 부분적으로 매립된 회로 기판(20)을 실질적으로 포함하는 반제품이 추출될 수 있다. 특히 도시된 예에서, 오버몰딩된 부분은 기판(도 6-7)의 감지 영역(23)을 전체적으로 코팅하는 감지부(15) 및 장착 부분(16)를 포함하며, 이는 제한된 부분(30) 및 예에서 중간폭(30') 부분의 대부분을 포함하는 기판(도 6 및 도 7)의 제어 영역(24)의 일부를 코팅한다.
설명된 바와 같이, 도 12의 반 완제품에서, 링(31)은 기판(20)의 제한된 부분(30)의 일부와 제한된 부분이 둘러싸인 오버몰딩된 재료(M)의 대응하는 부분 둘 다를 둘러싸고 있다.
도 12에 도시된 상태로부터 시작하여, 링(31)은 플랜지(18)를 향해 축 방향으로 병진 이동된다. 상기 양태의 보다 나은 이해를 위해, 도 12의 도면과 실질적으로 대응하는 상태를 나타내는 도 13을 참조할 수 있으며, 링(31)은 이미 플랜지(18)와 접촉하도록 축 방향으로 변위된다. 링(31)의 위치에서 이러한 변위 및 유지를 가능하게 하기 위해, 도 13에서 19b로 표시된 몸체 부분은 링(31)에 의해 외 접하는 몸체 부분의 프로파일(19a)에 실질적으로 대응하는 프로파일 또는 직경으로 오버몰딩된다.
전술한 바와 같이, 링(31)의 존재, 특히 내부 표면의 존재는 오버몰딩된 몸체의 실질적으로 평활하고 균일한 외부 프로파일 또는 원통형 표면(도 13의 참조 번호 19a 참조)을 정의하는 목적을 가지며, 밀봉 가스켓이 위치되어야 한다: 상기 목적을 위해, 다양한 실시예에서, 링(31)의 내부 원통형 표면은 특히 상기 개스킷(19)의 시트의 상기 외측 표면 또는 외형에 유사한 조도를 얻도록 하기 위해, 0과 3.2 사이, 바람직하게는 0.4와 1.2 사이, 매우 바람직하게는 0.7과 0.9 사이의 조도(Ra)를 가진다.
이해될 수 있는 바와 같이, 도 12 및 도 13의 상태로부터 시작하여, 상기 개스킷이 그 위에 안착되도록 매끄러운 표면이 직접 노출된 채로 유지되는 방법으로 상기 링(31)은 도 19의 위치까지 변위된다; 상기 안착면을 포함하는 시트는 도면에서 19a로 표시된다. 그러나, 제한된 부분(30)으로 표현되는 기판(20)의 좁은 부분에서의 장착 부분(16)의 구조적 강도의 장점에 따라, 몸체의 일부를 형성하기 위해 링(31)이 연속된다.
그러나, 이미 언급된 바와 같이, 링(31)의 존재는, 예를 들어 밀봉 가스켓을위한 시트(19a)가 오버몰딩된 재료(M)에 의해 전체적으로 한정되는 도 16으로부터 명백한 바와 같이 선택적인 것으로 이해되어야한다.
다양한 실시예에서, 오버몰딩된 재료(M)는 또한 장착 부분을 넘어 축 방향으로 연장되는 적어도 하나의 고정 부분을 기판(20)의 기단부쪽으로 형성하며, 이는 장치의 몸체의 하나 이상의 추가 구성 요소의 고정을 위해 이용될 수 있다. 예시된 경우를 참조하면, 오버몰딩된 재료(M)에 의해 형성된 상기 고정부는 도 12에서 32로 표시되고, 감지부(15)에 대해 반대측으로부터 플랜지(18)를 넘어 연장되며; 상기 예시에서, 상기 부분(32)은 가로 통로(32b)가 제공된 축 방향 구조(32a), 바람직하게는 축 방향 중공을 형성한다.
다양한 실시예에서, 장치(10)의 케이싱 몸체는 특히 대응하는 연결부(14)를 제공하기 위해 도 12의 반제품에 하나 이상의 추가 몸체 부분을 결합시킴으로써 완성될 수 있다. 이를 위해, 예를 들어도 2 내지 도 3의 실시예를 참조하면, 연결부(14)는 기판(20)의 제어 영역(24)의 적어도 일부분이 그 사이에 놓인 상태로 함께 연결된 도 4 및 도 5의 몸체 부분(21, 22)을 포함한다. 몸체 부분(여기서는 부분(21)) 중 하나는 기판(20)상의 회로 부분에 전기적으로 접속되도록 제공된 단자(17)가 결합된 커넥터 몸체(14a)를 형성한다.
도 2 내지 도 5의 실시예의 경우, 오버몰딩된 부분(15-16)의 단부, 특히 성형체(32a)(도 5 및 도 12 참조)를 포함하는 고정부(32)의 적어도 일부가 2개의 몸체 부분(21, 22) 사이에 설정된다.
도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 몸체 부분(21)은 단자(17)의 단부(17b)가 돌출하는 공동(21a)을 형성한다. 상기 목적을 위해, 예를 들어 몸체 부분(21)은 단부 부분들(17a, 17b)이 노출되도록 단자(17)에 오버몰딩된 전기 절연성 플라스틱 재료로 만들어진다. 몸체 부분(21)은 마찬가지로 각각의 동축 홀이 제공된 2개의 벽에 의해 측 방향으로 구획된 축 방향 시트(21b)를 형성하며, 그 중 하나는 도 3 및 도 4에서 21c로 표시된다.
몸체 부분(21)은 시트(21b)에서 도 5 및 12의 성형체(32a)가 홀(21c)과 동축 인 대응 가로 홀(32b)에 삽입되는 방식으로 도 12의 반제품에 위치된다. 또한, 이러한 위치 설정 후에, 단자의 단부(17b)는 기판(20)의 제어 영역(24)에 제공된 의도적으로 설계된 접촉 요소에 삽입되며, 이들 접촉 요소는 도 8에 24a로 표시된다. 상기 예시에서, 이들 요소(24a)는 전술한 유형의 각각의 전기 전도성 통로가 연결되는 기판(20)의 금속화된 관통홀(상기 홀은 전기 전도성 패드에 의해 대체되거나 관련될 수 있음)을 포함한다. 그 후, 단자의 단부(17b)는 전술한 금속화된 홀(및/또는 상기 도전성 패드)- 솔더링 작업에 관해서만 도 40 참조 -에 솔더링될 수 있거나는 상기 홀(및/또는 상기 패드)은 일반적으로 알려진 압입형(press-fit type)의 전기 연결부가 제공될 수 있다(상기 유형의 연결에 대해서만 도 27 참조). 선택적으로, 전술한 전기 접속부는 적어도 부분적으로 탄성 유형일 수 있다. 이 목적을 위해, 단자(17)의 연결 요소(24a) 및/또는 단부(17b)에는 적어도 부분적으로 탄성 인 관련 전기 접촉이 있을 수 있다.
그 후, 몸체 부분(21)는 도 12의 반제품에 고정될 수 있고, 특히 홀(21c)을 통해 스크류(S)(도 4 내지 도 5 참조)를 조이고, 따라서 스크류는 성형체(32a)의 대응하는 가로 홀(32b)을 통과한다. 도시되지 않은 변형예에서, 스크루의 선택으로, 고정 핀 또는 다른 부분(21 및 32) 사이의 상호 결합 수단이 제공될 수 있다. 바람직하게는, 공동(21a)은 특히 외부로부터의 임의의 침투 및/또는 오염과 관련하여 밀봉을 제공하기 위해, 바람직하게는 기판(20)의 각 부분을 코팅하도록 설계된 보호 수지로 채워질 수 있다.
다음으로, 오버몰딩된 재료(M)로부터 축 방향으로 돌출하는 기판(24)의 부분이 위치되는 부분(21)의 공동(21a)을 폐쇄하도록 몸체 부분(22)이 몸체 부분(21)와 관련된다. 다양한 실시예에서, 상기 부분(22)은 부분(21)을 폐쇄하기 위한 일종의 리드를 제공하고, 상기 목적을 위해 몸체 부분(21)을 향하는 면에서 커플링 및/또는 밀봉 요소(22a)를 가지는 것이 바람직하다(도 5). 밀봉된 고정일 수 있는 두 부분 사이의 고정은 예를 들어 스냅 작용 고정 또는 추가 나사 부재의 도움을 통한 고정이 배제되지 않더라도, 상기 부분(22)을 부분(21)에 접착 또는 용접함으로써 달성될 수 있다. 마지막으로, 장치(10)의 몸체의 장착 부분(16)에 제공된 시트(19a)에 원형의 밀봉 요소 또는 개스킷(19)이 장착될 수 있다.
도 13 내지 도 15에서, 도 12의 반제품은 대응하는 단면도를 통해 나타내지 만, 이로부터 기판(20)이 감지부(15) 및 장착 부분(16)를 대응하는 고정부(32)와 단일체로 제공하는 오버몰딩된 재료(M) 내에 널리 삽입되는 방법에 주목해야 한다. 도 13으로부터, 제한된 부분(30)이 오버몰딩된 재료(M)에 완전히 매립되는 방법에 주목해야한다. 제한된 부분(30)의 두 축 방향 단부에 형성된 스텝의 존재(도 6 내지 도 8 참조)는 전체적으로 오버몰딩된 몸체 내의 기판(20)의 고정을 용이하게 한다.
전술한 바와 같이, 도 13은 바람직하게는 플랜지(18)를 지지할 때까지 축 방향 상향으로(도 13에 도시된 바와 같이) 이동되어야 하는 링(31)의 비 한정적인 위치를 도시한다(도 19 참조). 상기 변위 후에, 도 4 내지 도 5의 밀봉 링(19)을 위한 시트(19a)는 링(31)의 하부와 장착 부분(16) 의 반경 방향으로 돌출하는 부분 사이에 형성된다(도 19 참조).
자체적으로 독창적인 실시예들에서, 즉 상기 회로 기판(20)의 제한된 부분이없는 경우에도, 레벨 센서 장치(10)는 기판(20)의 감지 영역(23) 상에 용량성 요소들의 제 2 어레이를 포함하며, 바람직하게는 서로 실질적으로 동일하고 동일 평면 상에 있고 레벨 감지 축을 따라 서로 이격되며 기판(20)의 제 2 주 표면(20b)에 제공되는 적어도 하나의 제 2 시리즈의 제 2 전극을 포함한다. 상기 유형의 실시예 는 도 13 내지 도 15와 유사한 도 16 내지 도 18 및 상기 제 2 전극이 J'로 표시되는 도 13 내지 도 14와 유사한 도 19 내지도 20에 개략적으로 도시된다.
다양한 실시예에서, 또한 기판(20)의 전술한 제한된 부분이 없는 경우, 기판(20)의 면(20b)에서의 제 2 전극(J')은 참조로 레벨 감지 축 X를 가지는 면(20a)에서 제 1 전극(J)에 대해 엇갈린 위치에 있다. 상기 유형의 예가 도 16-18에 도시된다. 이러한 종류의 실시예는 센서 장치(10)의 레벨 측정 해상도를 상당히 증가시킬 수 있다. 이를 위해, 기판(20)의 일 면(20b)상의 전극(J')은 다른 면(20a) 상에 존재하는 전극(J)j에대해 중간 위치로 연장되고, 그 반대도 마찬가지이다. 이러한 특성은 도 17에서 명백하게 나타난다. 이러한 유형의 실시예에서, 전극 J 및 J'는 제어기(25)의 각각의 입력에 개별적으로 연결되는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 전극 J 및 J'는 동일한 기하학적 형상, 또는 다른 모양이지만 표면 치수가 같거나, 일반적으로 동일한 커패시턴스를 갖는다. 이러한 구성에서, 전극(J')은 단지 전극(J)에 의해 검출될 수 있는 것의 중간의 액체 레벨의 검출을 가능하게 한다.
도 16은 오버몰딩된 재료(M)에 의해 전체적으로 한정된 원형 밀봉 요소 또는 개스킷(19)용 시트(19a)와 함께 상기 경우 금속 링(31)이 없는 장착 부분(16)의 가능한 선택 실시예를 또한 강조할 수 있게 한다.
다양한 실시예에서 및 기판(20)의 상기 제한된 부분의 부재시 하나의 제 1 전극(J) 또는 주 표면 상에 제공된 적어도 각각의 제 1 전극(J)은 금속화된 홀과 같은 전기 연결부분에 의해 기판의 다른 주 표면 상에 제공된 대응하는 제 2 전극(J)에 연결된다. 이러한 종류의 예가 도 19-20에 나와 있다. 이러한 유형의 실시예는 - 기판(20)의 동일한 치수 및/또는 전극(J)의 배열이 주어진 - 표면(또는 커패시턴스 또는 전기장) 및 여기서 동일한 장치의 감도 및 분해능의 증가(또는 배증)를 가증하게 한다. 이러한 종류의 실시예에서, 각 전극(J, J')의 쌍은 제어기(25)의 각 입력에 연결된다. 바람직하게는, 전극(J, J')은 즉, 도 16 내지 도 18의 경우와는 달리, 서로에 대해 엇갈려 있지 않는 기판의 2개의 면(20a, 20b)의 경면 위치에 있다.
유리한 실시예에서, 전술한 전기 접속 부분은 예를 들어 도 20의 상세에서 명확하게 볼 수 있는 바와 같이 회로 기판(20)의 각각의 관통 개구를 통해 연장하며, 상기 부분 중 일부는 C로 표시된다. 상기 형태의 실시예에서, 연결부(C)는 기판(20)의 관통 홀을 채우는 전기 전도성 재료를 포함하는 것이 바람직하며, 각 구멍의 단부는 두개의 대향 전극(J, J')에 있다. 다른 실시예에 따르면, 연결부는 기판의 외부 표면 상에, 예를 들어 2개의 대향 전극(J, J')을 연결하는 전기 전도성 경로 또는 와이어의 형태로, 예를 들어 두개의 대향 전극(J, J')은 간접적으로 서로 접속될 수 있다. 즉 상기 전기 연결부 또는 금속화된 홀은 또한 기판 내부의 전기 경로와 같은 각각의 중간 전기 경로 또는 연결부에 연결될 수 있다.
도 19는 이미 설명된 바와 같이, 금속 링(31)의 최종 바람직한 위치를 강조할 수 있게 한다: 이 경우, 링(31)의 상부는 플랜지(18)와 실질적으로 접촉하고, 밀봉 링(19) 용 시트(19a)는 링(31)의 하단부과 장착 부분(16)의 폭이 넓어진 하부 사이에 형성된다.
장치의 몸체의 장착 부분(16)에 위치된 기판(20)의 제한된 부분(30)의 존재는, 이전에 인용된 공지된 기술에 비해 레벨-감지 품질의 증가를 고려하여, 생산 목적에 특히 유리하다.
이러한 양태를 더 잘 이해하기 위해, 도 21은 WO 2015/181770 A에 따라 사용되는 유형의 회로 기판(20")의 개략적 정면도이며, 도 22는 도 1과 유사한 탱크(1)와 같은 탱크 상에 설치된 상태에서, WO 2015/181770 A에 따른 레벨 센서 장치(10")의 개략적 단면도이다.
주목할 수 있는 바와 같이, 기판(20") 지지 전극(J)은 그 감지 부분(23")에 대해 어떤 제한도 제공하지 않는다. 바꾸어 말하면, 기판(20")의 폭(W")은 그 근위 단에서 제어 영역(24")에 포함되는 기판 그 자체의 넓어진 부분까지 일정하다.
이제 WO 2015/181770 A의 공지된 구성과 실질적으로 동일한 도 22에 도시된 구성을 참조하면, 기판(20")은 미리 형성된 센서 몸체에 삽입되고, 그 감지 부분(15")은 축방향으로 중공이고 기판 자체의 위치설정을 위한 내부 세로 리브(도시되지 않음)를 갖는다.
또한, 감지 부분(15")에는 전극(J")을 갖는 기판(20")과 센서 부(15")의 내면 사이에 존재하는 간극을 채우는 기능을 기본적으로 갖는 수지 또는 겔(G)이 도입된다. 기판(20")의 제어 영역(24")의 일부는 장치(10")의 몸체의 장착 부분(16")을 통과하며, 원형 밀봉 요소(19")에 대응하는 시트(19a")가 형성된다. 이해될 수 있는 바와 같이, 기판(20")은 장착 부분(16")을 통해 센서 부(15") 내에 축 방향으로 삽입된다; 즉, 적어도 하나의 기판 부분을 수용하기 위해 제공된 부분(14")을 통과하도록 삽입된다.
원형 밀봉 요소(19")의 직경, 즉 대응 시트(19a")의 직경은 탱크(1)에 제공된 관통 홀(6)의 직경에 명백하게 의존한다. 시트(19a")의 존재에 따른 결과는 부분(16", 15") 내부의 공동의 폭이 시트(19a") 자체의 바닥의 직경보다 크게 작은 특정 값보다 클 수 없다(즉, 밀봉 요소가 놓여지는 벽의 두께가 추출되는 장착된 밀봉 요소의 내부 직경보다 작다)는 것이다: 사실상 - 구조상의 이유 때문에 - 어떤 경우에도 시트(19a)에서 장치의 몸체 벽의 이용가능한 최소 두께를 가질 필요가있다. 이러한 이유로, 부분(16"및 15")의 공동 내에 기판(20")의 전술한 축 방향 삽입의 필요성을 고려하여, 기판의 감지 영역(23")의 폭(W")은 반드시 부분(16", 15") 자체의 공동의 폭보다 작다. 결과적으로, 전극(J")의 폭(Wj")은 더 감소될 것이다.
도 23 및 도 24는 도 21 및 도 22와 유사한 도면, 본 발명의 가능한 실시예에 따른 기판(20) 및 장치(10)가 탱크(1) 상에 장착된 상태에서, 그 개구(6)가 도 22의 개구(6)의 직경에 대응하는 직경을 갖는다. 이 목적을 위해, 바람직하게는, 본 발명에 따른 장치는 이미 시장에서 입수할 수 있는 탱크(즉, 사전 정의된 부착 또는 장착 개구)에 장착되도록 사전 준비된다; 즉, 공지된 장치와 교환 가능하다.
제한된 부분(30)의 존재 및 장치의 몸체의 부분(15 및 16)이 기판에 오버몰딩된 재료(M)로 제조된다는 사실에 기인하여, 도 23-24 및 21-22의 비교로부터 알 수 있는 바와 같이 기판(20)의 감지 영역(23)은 탱크의 개구(6)의 동일한 직경이 주어진 - 및 공지된 장치에 제공된 링(19") 및 시트(19a")에 대해 링(19) 및 대응 시트(19a)의 동일한 직경이 주어진 어떤 경우 시트(19a)에서 적절한 벽 두께를 보장하는 도 22의 공지된 장치(10")에서 사용된 기판(20")의 대응 폭보다 큰 폭(W)을 가진다.
감지 영역에서의 기판 폭(W)이 공지 기술의 기판 폭(W")보다 클 수 있다는 사실은 전극(J)의 폭(Wj)(도 23)의 치수의 증가를 가능하게 하고, 따라서 레벨 센서 장치(10)의 커패시턴스 및/또는 전기장 및 감도에서 용량성 타입의 레벨 측정이 기초로 하는 전기장의 커패시턴스 및/또는 세기가 전극의 표면에 비례적인 방식으로 직접적으로 의존한다는 것을 고려할 수 있다. 바람직하게는, 다양한 실시예에서, 전극 폭(Wj)은 제한된 기판 부분(30)의 폭(Wr)과 동일하거나 더 크다(예를 들어, 도 23 참조).
도 21로부터 알 수 있듯이, 공지된 기판(20') 상에 제공된 전극(J')은 대응하는 측부 에지가 기판 자체의 종 방향 에지로부터 상당히 이격된 거리로 설정되고, 감지 영역(23")에서의 전극 폭(W1")과 기판 폭(W") 사이의 차이가 2개의 전극(J") 사이의 거리, 즉 2개의 전극(J")의 2개의 대향하는 횡 방향 변부 사이의 거리보다 상당히 큰 방식으로 크기가 설정될 수 있다는 것을 주목하여야 한다.
다른 한편으로, 이미 언급한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에서, 감지 영역(23)에서의 전극 폭(Wj)과 기판 폭(W) 사이의 차이는 최소화되며, 바람직하게는 두개의 전극(J, 2개의 전극(J)의 마주보는 횡 방향 에지 사이에 위치하며, 어떠한 경우에도 매우 제한적이며, 바람직하게는 0.8mm와 1.2mm 사이, 특히 약 1mm로 유지된다. 이는 공지된 장치와 비교하여 전극의 폭의 추가 증가 및 그에 따른 커패시턴스 및/또는 전기장 및 장치의 감도의 증가를 가능하게 한다.
도 24에 도시된 것과 같은 다양한 실시예에서, 영역(23)에서의 기판(20)의 측면(20c, 20d)상의 오버몰딩된 재료(M)의 최소 두께(예를 들어 1.5-1.6 mm)는 또는 제한된 부분(30)의 상기 측면(및 중간 폭(30')의 가능한 부분)에서 오버몰딩된 재료(M)의 최소 두께보다 작을 수 있다.
다양한 실시예에서, 개스킷(19)에 대한 시트(19a)의 깊이"h"는 개스킷 자체의 코드의 직경"d"의 약 3/4와 동일하거나 거의 같다("코드"은 도 24에 도시된 바와 같이 개스킷의 몸체의 단면을 의미함); 즉,(제한된 부분(30)의 두 측면에서의) 깊이"h"의 두 배는 직경"d"의 약 1.5 배(3/4 + 3/4)이다. 이 관점에서, 바람직한 실시예에서, 제한 부(30)의 폭은
Wr ≤ W -(h·2) 또는 Wr ≤ W -(d·1.5)
또한, 도 22를 참조하여 상술한 유형의 공지된 해결책은 회로 기판(20")이 두개의 주요면 모두에 전극을 구비할 가능성을 방지한다. 이러한 공지된 해결책에서, 사실상, 부분(15"및 16")의 공동은 제조상의 이유로, 소위 드래프트 각도, 즉, 내부 공동을 형성하는 몰드 부분에 어떠한 손상도 없이 추출을 허용하도록 설계된 약간 경사진 벽이 존재해야 한다. 그 결과, 기판(20")의 주요면 중 단지 하나, 즉 전극(J")을 지지하는 기판이 축 방향으로"직선"이고 부분(15")의 대응 내면과 엄격하게 접촉할 수 있어, 측정 목적상 다른"경사" 주면에 실제로 사용불가능하게된다.(벽의 이러한 경사를 보상하고 임의의 경우에"직선" 감지 벽을 향한 기판의 정확한 놓은 위치 및 추력을 제공하기 위해, 종래 기술은 전형적으로 상기 경사진 벽에 기판과 피 검출 유체와의 거리가 더욱 커져, 상기 경사 벽에서 검출할 수 없게 되는 축 방향 리브 또는 릴리프가 제공될 것이라고 예상한다.).
다양한 실시예에서, 기판(20)을 구비하는 회로 장치의 구성 요소의 적어도 일부는 재료(M)의 오버몰딩 공정에 포함될 수 있는 제어 영역(24)의 중간 영역, 특히 또는 제한된 부분(30)을 포함하는 영역에 위치된다: 예를 들어 도 8을 참조하면, 부분(30) 내에서 구성 요소(26)의 시리즈가 제공된다. 이러한 유형의 실시예에서, 기판(20)의 상기 중간 영역, 바람직하게는 관형 몸체 또는 적어도 쉘을 적어도 부분적으로 또는 적어도 부분적으로 둘러싸는 보호 몸체를 제공하는 것이 유리할 수 있다. 이러한 방식으로, 감지 부분(15) 및 장착 부분(16)의 적어도 일부를 한정하는 재료(M)는 적어도 부분적으로는 상기 보호 몸체 상에 오버몰딩될 수 있으며, 따라서 적어도 코스의 회로 구성 요소를 보호하는 기능, 바람직하게는 장착 부분(16)의 구조적 보강의 기능을 수행한다.
다양한 실시예에서, 상기 보호 몸체는 바람직하게는 함께 결합된 하나 이상의 쉘 또는 2개의 쉘을 포함하는 쉘 또는 관형 몸체이다.
도 25는 상기 제한된 부분(30)의 적어도 일부에 대응하거나 또는 제한된 부분(30)의 적어도 일부를 포함하는 상기 중간 영역을 상호 결합하도록 설계된 2개의 쉘(45, 46)의 경우를 도시한다. 2개의 쉘(45, 46)은 쉘(45)의 대응 시트 및 핀과 결합하도록 설계된 쉘(46)의 핀(46a) 및 시트(46b)와 같은 결합 수단을 구비하는 것이 바람직하다. 도 25는 커넥터 몸체(14a) 및 단자(17, 18)가 통합되고 도 4 내지 도 5의 몸체 부분(21)에 대해 약간 변형된 형상을 갖는 몸체 부분(21)을 강조한다. 다양한 실시예에서, 또한 부분(21)과 두개의 쉘 중 적어도 하나, 바람직하게는 둘 모두가 상호 결합하도록 구성된다. 도 25 내지 도 26에 예시된 경우, 상기 목적을 위해, 몸체 부분(21)은 쉘(45, 46)의 대응 단부를 수용하도록 구성된 단부 시트(21e)를 형성한다(도 27 참조). 바람직하게는, 다른 실시예에서, 몸체 부분(21)과 쉘(46)은 단일 부재로 만들어진다.
다양한 실시예에서, 상기 보호 몸체(예를 들어, 2개의 쉘(45, 46), 또는 하나의 쉘(46), 또는 몸체(21)와 쉘(46)을 일체화한 단일 부재)는 임의의 경우 250℃보다 낮은 온도에서 적어도 하나의 중합체의 오버몰딩에 견딜 수 있도록 260℃보다 높은 융점을 갖는 중합체 또는 임의의 경우 이 온도를 견디도록 설계된 중합체로 제조된다. 이러한 목적을 위해, 다양한 실시예에서, 보호 몸체(예를 들어, 쉘(45-46), 또는 쉘(46), 또는 쉘(46)을 통합하는 몸체(21))는 폴리프탈아미드(PPA), 폴리아미드폴리머(PA66) 및 폴리페닐렌설파이드(PPS) 중에서 선택된다.
예를 들어, 조립을 위해, 2개의 쉘(45, 46)은 기판(20)의 대응하는 중간 영역을 사이에 두고 전술한 관형 몸체를 형성하도록 함께 결합된다. 이와 같이 형성된 관형 몸체(45-46)는 몸체 부분(21)과 결합되어 몸체 부분(21)의 공동(21a) 내에 기판(20)의 기단부 영역이 위치되며, 단자(17b)는 도 27에 예시된 바와 같이, 접촉 요소(24a)가 프레스 끼움형 연결부를 구비하는 기판(20)의 각 접촉 요소(24a)를 포함한다. 명백하게, 접촉 요소(24a)와 단자(17)의 부분(17b) 사이의 연결은 전기 전도성 물질, 예를 들어 주석의 적용으로 납땜을 통해 이루어질 수 있다.
다음으로, 몸체 부분(21) 및 쉘(45-46)과 결합된 기판(20) 부분은 열가소성 재료와 같은 적어도 하나의 중합체 또는 수지를 도포하기 위한 몰드에 삽입된다. 사용되는 물질은 바람직하게는 낮은 융점 또는 중합 온도, 특히 전자 요소을 손상시키지 않는 변태 온도(예를 들어, 180℃ 내지 240℃의 온도, 바람직하게는 200℃에 근접하는)를 가진 형태이다. 상기 목적을 위해 설계된 열가소성 재료는"핫멜트"또는"핫 글루"로 정의된 유형일 수 있다.
이러한 단계는 도 28에 개략적으로 도시되어 있으며, 도면 부호 50 및 51은 2개의 몰드 부분이고, 상기 부분(50)은 몸체 부분(21) 및 쉘(46)을 수용하기 위한 형상을 가지며, 상기 부분(51)은 상기 중합체 또는 수지로 달성된 보호 커버링재(이후 52로 표시됨)의 외형을 한정 및 쉘(45)을 수용하기 위해 형성된 함몰부를 가진다. 몰드의 요소(50-51)을 폐쇄한 후, 후술하는 간략화를 위해"수지"로 정의되는 상기 커버링재의 형성에 필요한 재료(중합체 또는 수지)가 몰드의 내부로 주입된다. 상기 단계는 도 29에서 개략적으로 나타내지고, 수지는 R로 표시된다. 상기 단계에서, 주입된 수지(R)의 일부는 쉘(45, 46)의 내부 표면과 기판(20)의 대응 부분 사이의 빈 공간을 차지(즉, 관형 몸체(45-46)를 채운다)하는 반면, 수지(R)의 다른 부분은 몰드(즉, 몸체 부분(21) 내에 수용된 부재) 내의 기판(20)의 나머지 부분을 코팅한다.
이러한 방식으로, 도 30에 예시된 바와 같이, 수지(R)의 후속 응고 및 몰드의 재개방 후에, 기판(20)의 근위 단부 영역은 몸체 부분(21)과 수지(R)에 의해 얻어진 커버링재 사이에 둘러싸여 보호되며, 상기 수지(R)는 바람직하게는 관형 몸체(45-46)의 내부를 또한 차지하는 수지의 부분과 함께 전체적으로 참조번호 52로 지정되며, 기판의 제한된 부분(30)을 둘러싸고 보호한다.
다음에, 몰드(50-51)로부터 추출 후, 도 30에 도시된 반제품은 도 9 내지 도 11을 참조하여 기술된 것과 실질적으로 유사한 형태를 갖는 장착 부분(16)의 케이싱 부분(15) 및 외부 부분(58)의 형성에 필요한 재료(M)의 추가 오버몰딩을 수행하기 위해(당업자에게 명백한 방식으로 그에 따라 변형된 장비를 명백히 사용하여, 적어도 쉘(45, 46)에 의해 형성된 관형 몸체를 수용하기 위해) 추가 몰드 내에 위치될 수 있다. 상기 동작 중에, 재료(M)가 오버몰딩된 영역 내에 위치 되긴하지만, 기판(20)의 제한된 부분에 제공된 회로 요소(26)은 어떤 경우에도 코팅(52)의 각 부분과 쉘(45, 46) 모두에 의해 보호되므로 오버몰딩된 재료(M)에 도달할 수 없다.
오버몰딩 작업의 결과는 예시된 장치(10)가 부분(15) 및 장착 부분(16)를 포함하는 도 31에 예시되어 있으며, 외부는 이전에 언급된 쉘에서 오버몰딩된 재료(M)로부터 일반적으로 얻어진다. 결과는 마찬가지로 몸체 부분(21)(즉, 적어도 커넥터 몸체(14a) 및/또는 전기 단자(17)를 통합하는 쉘(46))과 일체형으로 만들어진 쉘(46)의 경우를 도시하는 도 32로부터 유사하게 충분히 이해될 수 있다. 상기 도면으로부터, 연결부(14)가 몸체 부분(21)에 의해 그리고 코팅 부분(52)의 제 1 부분에 의해 어떻게 형성되는지 주목할 수 있으며, 제 2 부분은 쉘(45 및 46) 사이에 위치되어 요소(26)을 지지하는 제한된 부분(30)을 둘러싸고, 따라서 오버몰딩된 재료(M)가 이들 요소에 도달하는 것을 방지한다. 도 32로부터 다시 한번, 쉘(45, 46)의 내부 프로파일이 예를들어 돌출 부분에 의해 형성되어 코팅(52)을 형성하는 수지(R)의 고착을 용이하게 하고 및/또는 쉘을 보다 단단하게 및/또는 강하게 렌더링한다.
상기 목적을 위해서, 바람직하게는, 특히 바람직하게는, 코팅(52)의 재료(R)는, 예를 들어 전자 요소에 대한 기계적 스트레스, 예를 들어, 상기 몰딩 또는 오버몰딩 단계 후 수축 중에 존재하는 스트레스를 방지하기 위해 비교적 신축성 또는 비 강성인 것으로 고려되어야 한다. 감지 부분(15)의 몸체의 재료(M)는 특히 가스킷(19)에 대한 시트(19a)의 보다 큰 치수 안정성을 보장하기 위해 상대적으로보다 강성 및/또는 치수 적으로 보다 안정한 것이 바람직하다. 바람직하게는 훨씬 더 견고한 재료로 제조된 쉘(45, 46) 중 적어도 하나에 의해 형성되는 추가의 내부 강성 구조는 시트(19a)의 전반적인 구조적 강성 및/또는 전술 한 치수 안정성을 얻는데 기여한다.
우선적인 구성(도 25 내지 도 32 참조)에 따르면, 피막(52)은 PA로 이루어지고, 몸체(21 또는 21, 46)는 PA66 또는 PPA로 이루어지고, 보호 몸체(45, 46) 중 적어도 하나는 PPS이고, 적어도 감지 부분(15)의 몸체는 HDPE로 만들어진다.
따라서, 다양한 실시예에서, 기판(20)의 적어도 일부(예를 들어, 중간 부(30) 및/또는 제한된 부분(30) 및/또는 전자 요소(26)을 포함하는 부분(30)),은 R 또는 52, 45 및/또는 46, M 또는 16로 표시된 원소에 상응하는 물질의 층과 같은 물질의 3개 이상의 층을 포함하는 다층 코팅 또는 케이싱을 가지며, 특히 다른 재료의 3개의 층 및/또는 다른 단계로 성형된 재료를 포함한다. 바람직한 실시예에 따르면, 재료(M)의 오버몰딩에 앞서 기판(20)의 적어도 일부분 상에 도포된 폴리머 또는 수지(바람직하게는 컨포멀 코팅 타입)로 제조된 상기 얇은 코팅 및 보호층으로 대표되는 추가의 층이 또한 제공될 수 있다.
자체적으로 독창적인 다른 양태면에 따라, 상기 장치의 생산 방법론은 다음 중 적어도 하나를 예상할 수 있음이 또한 이해될 것이다:
- 상기 보호 몸체 45-46 또는 46 또는 21 + 46의 적어도 일부 상에, 적어도 하나의 폴리머 M, R의 오버몰딩 또는 적어도 두개의 다른 폴리머 M, R의 오버몰딩의 두개의 구분된 단계;
- 180℃ 내지 240℃ 사이에 포함된 용융 또는 성형 또는 변형 온도를 가지는 적어도 2개의 다른 재료 또는 중합체 M, R의 오버몰딩(overmoulding); 및
- 다음과 같은 성형 및 오버몰딩의 최소한 세 단계 :
- 바람직하게는 260℃보다 높은 융점을 갖는 중합체로 상기 보호 몸체(45- 46, 또는 46 또는 21 + 46)를 그 자체로 성형하는 단계;
- 상기 보호 몸체 및/또는 기판(20)의 적어도 일부, 바람직하게는 250℃ 미만의 융점을 갖는 중합체 상에 제 1 중합체(R)를 오버몰딩하는 단계; 및
- 상기 보호 몸체 및/또는 기판(20)의 적어도 일부, 바람직하게는 250℃ 미만의 융점을 갖는 중합체상의 제 2 중합체(M)의 오버몰딩 단계를 포함한다.
또한 이 경우, 기판의 적어도 일부분은 적어도 부분적으로 이전에 언급된 유형의 중합체 또는 수지의 얇은 보호층으로 코팅될 수 있다. 이 얇은 보호층은 예를 들어 스프레이(spraying)를 통해 또는 유체 상태에서 문제의 중합체 또는 수지를 함유하는 용기에 기판(20)을 완전히 침지시킴으로써 적용될 수 있다.
도시되지 않은 다른 실시예에 따르면, 도 25 내지도 32의 장치와 유사한 장치는 기판(20) 및/또는 제한된 부분(30)의 근위 단부 영역을 코팅 및 절연하도록 형상화된 쉘 또는 관형 몸체, 즉, 상기 오버몰딩된 중합체(R)는 쉘 또는 관형 몸체로 침투할 가능성(즉, 상기 쉘 또는 관형 몸체의 외부에서만 덮개(52)의 오버몰딩을 가능하게 하는)이 있다.
도시되지 않은 다른 실시예에 따르면, 도 25 내지 도 32와 유사한 장치는 기판(20)의 근위 단부 영역 및/또는 제한된 영역(도시되지 않음)상의 커버링(52)의 전체 형상을 얻기 위해 다르게 성형된 몰드를 제공함으로써 얻어질 수 있다. 기판(20) 및 커버링(52)을 포함하는 몰드로부터 추출 후, 보호 몸체(예를 들어, 45-46 또는 46 또는 21+46)로 표시된 타입과 동일한 타입의 몸체)는 반제품에 장착된다. 그 후, 반제품은 감지 부분(15) 및 장착 부분(16)의 적어도 하나의 외부 부분의 형성에 필요한 재료(M)의 추가 오버몰딩을 수행하기 위해 추가의 몰드에 설치될 수 있다.
다양한 실시예에서, 쉘(45)은 생략될 수 있으며, 쉘(46)은 몸체 부분(21)과 결합되거나 일체로 형성된다. 이러한 경우는 도 33-35에 예시된다.
도 28 내지 도 30과 유사한 개념의 몰드 부분(50)은 몸체 부분(21) 및 쉘(46)(또는 단일체로 몸체(21)와 쉘(46)을 형성하는 단일 몸체)을 수용하기 위한 형상의 대응하는 임프레션(50a)을 가지며, 도 33에 도시된다. 도 34에서 51'로 표시된 제 2 몰드 부분은 수지(R)로 만들어진 보호 커버(52)의 외형을 한정하는 형상을 갖는다. 얻어진 반제품은 도 35에 도시되며, 기판(24)의 제어 부분이 커버링(52)의 수지(R)로 적어도 부분적으로 코팅 및/또는 커버링(52)의 수지(R)의 적어도 일부와 쉘(45)을 가진 몸체 부분(21)사이에 적어도 부분적으로 설정되는 방법을 이해할 수 있을 것이다.
또한 이 경우에, 도 35에 도시된 바와 같이, 몰드(50-51')로부터 추출된 반제품은 케이싱 부분(15)의 형성에 필요한 재료(M)의 오버몰딩을 수행하기 위해 및 상술한 바와 같이 장착 부분(16)의 외측부의 오버몰딩을 수행하기 위해 추가 몰딩d에 위치될 수 있다.
도 28 내지 도 32 및 도 33 내지도 35를 참조하여 예시된 프로세스 및 구조는 가능하게는 높은 치수 수축율을 갖는 재료를 사용하여 전자 요소을 손상시키지 않고 수행되는 장치 몸체의 부분(15 및 16)을 얻기 위한 오버몰딩을 가능하게 하고, 전자 제품(26)이 장착될 수 있는 기판(20)의 영역에서도 높은 융점을 가지는 재료를 사용할 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 목적을 위해, 전술한 영역은 기재된 쉘 또는 쉘 및 보호 수지 R에 의해 보호된다.
전술한 바와 같이, 재료(M)는 융점이 190℃ 내지 230℃ 인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 또는 유사한 융점을 갖는 다른 재료, 예컨대 폴리부텐(PB) 또는 폴리프로필렌(PP). 원칙적으로 폴리프탈 아미드(PPA), 폴리아미드(PA66) 및 폴리페닐렌설파이드(PPS)와 같이 270°C~350°C의 높은 융점을 갖는 재료를 사용할 수 있다. 이러한 경우, 기판(20)은 쉘(45) 또는 쉘(45-46)의 재료(예를 들어, 폴리 페닐 렌 설파이드 -PPS)와 같은 적절한 내열성 재료(예를 들어, 폴리이 미드 -PI)로 제조된다.
다양한 실시예에서, 기판(20)은 오버몰딩 재료(M), 바람직하게는 열경화성 재료에 완전히 또는 실질적으로 완전히 매립될 수 있다. 이러한 유형의 용액에서, 장치 몸체의 부분(14, 15 및 16)은 다른 보조 몸체 요소의 추가에 따라 오버몰딩된 재료(M)로 제조될 수 있다.
이러한 유형의 실시예에서, 오버몰딩된 재료에 또한 결합되거나 및/또는 적어도 부분적으로 둘러싸일 수 있는 단자(17)를 위한 위치 설정 및/또는 지지 요소가 고려될 수 있다. 예를 들어, 도 36 및 도 37은 플라스틱 또는 중합체 재료(예를 들어, 열경화성 재료, 바람직하게는 동일한 재료 M 또는 폴리페닐렌설파이드-PPS)로 제조된 몸체를 갖는, 참조번호 60으로 표시된 지지체의 가능한 실시 양태를 예시한다. 단자(17) 상에 오버몰딩되며, 단자(17)는 바람직하게 블랭킹 및/또는 변형 동작을 통해 금속 스트랩으로부터 시작하여 얻어진다.
도시된 예에서, 지지부(60)의 몸체는 서로 직각으로 직각을 이루는 2개의 벽(61, 62)을 포함하고, 직각으로 돌출되며, 의도적으로 형성된 단자의 부분(17a, 17b)이 각각 돌출되어있다. 바람직하게는, 하나의 동일한 단자(17)의 부분(17a 및 17b)이 실질적으로 서로 직각을 이루도록 구성되는 것이 바람직하지만, 다른 배향이 배제되지는 않는다. 성형된 단자(17)상의 지지부(60)의 몸체의 재료를 직접 오버몰딩하는 대신에, 그 벽(61, 62)에 단자(17)의 후속 설치를 위한 도 38 및 39에 예시된 바오 같은 적절한 시트 및/또는 통로(61a, 62b)를 형성함으로써 미리 몸체 자체를 배치할 수도 있다. 전술한 시트 및/또는 통로(61a, 62b)는 예컨대 간섭 끼워 맞춤(interference-fit type)의 단자(17)에 대한 위치 설정 및/또는 고정 수단을 포함할 수 있다. 간섭 끼워 맞춤은 지지대(60) 및 단자(17)를 포함하는 반제품, 특히 생산 목적을 위해, 지지부(20)에서의 납땜 및/또는 부분(14)의 재료의 오버몰딩에 뒤 따르는 보다 완전한 고정까지의 처리를 가능하게 하도록 설계된다.
바람직하게는, 지지체(60)는 예를 들어 커넥터 몸체(14a)를 제공하기 위해 도시된 것과 다르게 형성될 수 있다.
예를 들어 도 36 내지 도 37에 도시된 바와 같이, 지지부(60)의 사전 배열 후에, 형상 단부(17b)는 도 40에서와 같이 기판(20)의 영역(24)의 대응하는 전기 연결 홀 또는 패드에 연결되어 필요한 전기 연결을 한다. 도 40은 예를 들어 주석과 같은 재료(T)의 도포에 의한 납땜의 경우를 예시하지만, 전술한 바와 같이, 예를 들어 프레스 끼움(press-fit) 유형의 다른 전자 기계적 연결 방식이 가능하다. 상기 연결에 이어서, 지지부(60)의 벽(61, 62)은(도 43에서도 볼 수 있는 바와 같이) 각각 기판(20)에 실질적으로 직각이고 평행하다. 이러한 방식으로, 단자(17)의 부분(17a)은 실질적으로 기판(20)에 평행하다. 도시되지 않은 다른 실시예에 따르면, 단자(17)의 부분(17a)은 기판(20)에 수직일 수 있다.
다음으로, 도 40의 반제품, 즉 단자 지지부(60)를 갖는 기판(20)은 장치의 몸체의 외부 프로파일을 형성하도록 구성된 각각의 함몰부를 한정하는 적절한 몰드 내에 설치된다. 다양한 실시예에서, 오버몰딩된 재료(M)는 열가소성 재료보다 낮은 압력에서 성형될 수 있고 기판(20)을 구성하는 재료의 열팽창 계수와 유사한 열팽창 계수를 갖는 열경화성 재료 중에서 선택된다. 바람직하게는 FR4이다. 열경화성 재료의 사용에 대한 선택으로서, 오버몰딩된 재료(M)는 적합한 수지, 예를 들어 에폭시 수지 또는 상기 목적을 위해 설계된 다른 유형의 중합체일 수 있다.
방금 설명한 것에 따라 얻어 질 수 있는 장치가 도 41 내지도 44에 예시되어있다. 예시된 경우에, 링(31)이 또한 제공되지만, 이는 해결책의 선택적 특성이다. 장치의 몸체의 구조는 도 42 내지도 44에 도시된 단면도에서 명확하게 도시되며, 이로부터 기판(20)이 오버몰딩된 재료(M)에 어떻게 완전하게 매립되는지 주목할 수 있으며, 기판 자체의 단부 영역 및 단자 지지체(60)의 적어도 일부를 포함하며, 단자의 부분(17a)이 연장되는 커넥터 몸체(14a)를 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 유형의 해결책에서, 폴리머 및 수지의 얇은 보호층, 예를 들어 컨포멀 코팅(conformal-coating)을 통해 코팅을 도포한 후, 전기 및/또는 전자 요소(25, 26)이 오버몰딩된 재료 특히 다중 층 커버링을 형성하기 위해 사용된다.
다양한 실시예에서, 장치의 몸체는 커넥터와 같은 전기 상호 접속 요소의 후속 장착 및 전기 접속을 가능하게 하는데 필요한, 노출된 하나 이상의 제한된 영역을 남긴 채로 기판을 실질적으로 완전히 코팅하기 위해 오버몰딩된다. 이러한 유형의 해결책은 센서(10)의 하나의 동일한 구성이 외부 시스템에 대한 몇몇 전기적 연결의 변형을 제공되어야할 때, 도 36 내지도 44에 나타낸 것과 비교하여 특히 유리하다. 이러한 의미의 예가 도 45 내지 도 51에 개략적으로 도시된다.
도 45 내지 도 46을 먼저 참조하면, 장치의 몸체는 대부분 회로 기판(20) 상에 재료(M), 바람직하게는 열경화성 재료 또는 수지를 오버몰딩함으로써 형성된다. 오버몰딩된 재료(M)는 기판 자체의 기단부를 감싸도록 설계된 부분(65')을 포함하고, 전기 접속을 형성하는데 필요한 작은 영역을 노출시킨다. 특히 도 45를 참조하면, 부분(65')은 바람직하게는 기판(20)의 제 1 영역이 컨트롤러(25)를 지지하는 주 표면에 노출된 제 1 개구(65a)를 제공하도록 오버몰딩되며, 전기 연결 홀 또는 패드(24a)가 위치된다. 바람직하게는, 상기 개구(65a)는 컨트롤러 및/또는 전자 회로의 적어도 일부를 코팅하는 층(65c)을 포함할 수 있는 오버몰딩된 재료(M)에 의해 형성된 리세스 또는 시트(65b) 내에 형성된다. 예시된 경우, 재료(M)는 또한 대응하는 구조(32a)를 갖는 고정부(32)를 한정한다. 상기 부분(65')은 상기 연결 공(24a)의 제 2 단부가 위치되는 제 2 주 표면에 기판(20)의 제 2 영역을 노출시키는 제 2 개구를 제공하도록 오버몰딩되는 것이 바람직하다. 상기 제 2 개구는 도 46의 참조번호 65d로 표시된다(상기 도면은 단자가 이미 연결되어있는 상태를 도시함). 선택적인 실시예에서, 전술한 제 1 및 제 2 개구는, 예를 들어 기판(20)에 미리 용접되고 오버몰딩 재료(M)로부터 돌출된 압입형 또는 다른 전기 탭 연결부의 연결부를 통해 지지부(20)에 단자(17)를 연결하는 경우에도 존재하지 않을 수 있다.
다음으로, 도 47에 도시된 바와 같이 커넥터 몸체(14a)와 대응 단자(17)와 통합된 몸체 부분(21)은 도 45의 시트(65b)에 장착된다. 상기 부분(21)은 상술한 양태에 따라 성형체(32a)와의 연결을 위해 각각의 동축홀(도 4 및 도 3에서 참조번호 21c 및 21d로 표시된 것과 유사함)이 제공되고 이에따라 스큐류(S) 또는 다른 맞물림 수단의 도움으로 두 벽에 의해 측면으로 구분된 축방향 시트(도 4의 참조번호 21b로 표시된 것과 유사함)와 함께 도 4와 유사한 기계적-연결 배치를 가질 수 있다. 도 45의 시트(65b)에 몸체 부분(21)을 위치시킨 후에, 단자의 부분(17b)은 프레스-끼워 맞춤 유형의 연결을 제공하기 위해 기판(20)의 대응 연결 요소(24a)에 연결되고, 도 46에 예시된 경우에서와 같이, 오버몰딩된 재료(M)에 의해 한정된 개구(65d)의 존재로 인해 기판(20)의 대향면에서 납땜 연결이 이루어진다. 다음으로, 개구(65d) 또는 도 48에 예시된 바와 같이 개구(65d)를 채우는 적절한 밀봉 수지(66)를 도포함으로써, 또는 의도적으로 제공된 리드를 통해 도포될 수 있다. 리드를 덮을 경우, 어떤 경우에 얇은 수지 층을 미리 도포할 수 있다.
이와 같이 얻어진 장치(10)는 도 49 내지 도 51에 단면도로 도시되며, 여기서는 상기 경우 오버몰딩된 재료(M)가 어떻게 기판(20)을 둘러싸는 장치(10)의 케이싱 몸체 및 따라서 고정부(32) 및 부분(65')을 가진 부분(14, 15, 16)을 형성하는지에 주목해야 한다. 가능한 링(31) 이외의 유일한 추가 요소는 전기 커넥터 및 수지 또는 리드(66)를 일체화 또는 한정하는 몸체 부분(21)으로 나타난다.
이전의 도면에서, 전극(J, J')은 실질적으로 직사각형의 기하학적 구성을 갖는 것으로 개략적으로 나타내었다. 그러나, 이러한 실시예는 다양한 실시예에서, 기판(20)의 일면 또는 양면과 관련된 전극이 다른 형상을 가질 수 있는 한 필수적인 것으로 간주되지는 않는다.
자체적으로 독창적인 실시예에서, 회로 기판(20)의 제한된 부분이 없는 경우에도, 즉 직사각형 전극 대신에, 다른 형상 또는 불규칙한 프로파일을 갖는 전극, 예컨대 적어도 2개의 대향된 측면 단부(즉, 기본적으로 대응하는 가로 또는 측면 중 적어도 하나에서 챔퍼된 코너를 갖는)를 갖는 전극 및/또는 각각의 중간 또는 중앙 영역에서 리세스 또는 제한된 부분을 갖는 전극이 제공될 수 있다. 상기 유형의 실시예는 도 52 내지 도 54에 예시된다.
도 53의 일부 전극(J)의 챔버는 도 53의 69 및 69'에 의해 나타내지만, 일부 전극(J)의 리세스는 도 52 및 도 53의 참조번호 75 및 75'로 표시된다. 챔버 또는 리세스의 전극의 형상은 여기서 선형 스트레치를 통해 예시된다.; 그러나, 상기 프로파일은 상이할 수 있는데, 예를 들어 구부러진 스트레치 또는 곡선형 및 선형 스트레치 또는 복합 프로파일의 조합을 통해 얻어진다.
다양한 실시예에서, 2개의 인접한 전극(J)은 기판(20)의 영역(23)의 각각의 영역이 노출되도록 상기 경사진 위치에 상기 챔퍼된 코너가 배치된다. 도시된 예에서, 이들의 노출된 영역(그 중 일부는 도 52의 15a'로 표시됨)은 대략 삼각형 또는 사다리꼴 형상을 갖는다. 그러나, 전극(J)의 전술한 예리한 코너는 실질적으로 반원형인 영역(15a') 등을 한정하기 위해 다른 형상, 예를 들어 만곡된 프로파일로 둥글게될 수 있다. 다양한 실시예에서, 전극(J)의 적어도 일부는 기판(20)의 노출된 영역의 존재를 결정하기 위해 도 52 및 도 53에서 75'로 표시된 리세스와 같은 각각의 통로 또는 리세스를 정의하도록 형성된다.
자체적으로 독창적인 실시예에서, 즉 제한된 부분(30)이 없는 경우에도, 회로 기판(20)은 적어도 그 감지 영역에, 바람직하게는 영역 자체의 종 방향으로 배열된 복수의 관통 개구를 가지며, 매우 바람직하게는 상기 관통 개구는 상기 장치의 케이싱 몸체의 감지 부분(15)을 제공하는 오버 몰드딩 재료(M)의 각 부분에 의해 점유된다.
이러한 실시예의 예가 도 52에 도시되어 있는데, 상기 개구의 일부-원형 홀의 형태-는 참조번호 70 및 71로 표시된다. 개구부(70 및 71)의 존재는 오버 몰딩 단계 동안, 사용된 몰드 부분의 두 대향된 함몰부 사이에서, 몰드에 주입된 용융 상태의 재료(M)의 유동을 결정적으로 개선할 수 있게 한다. 개구의 존재는 마찬가지로 구조적 강도의 이점을 얻기 위해 종 방향으로 가장 넓은 장치(10)의 몸체 부분(15)의 고형화된 재료(M)를 회로 기판(20)에 고정하는 것을 향상시킨다.
개구(70,71)에 존재하는 코팅 및 절연 물질(M)의 부분은 기판(20)의 대향 표면(20a, 20b)의 재료 사이에 브리지 또는 연결을 제공하고 전술한 표면(20a, 20b)에 대해 재료 자체의 고정성을 개선한다. 예를 들어, 위의 브릿지 또는 연결은 상기 부분(15)의 재료(M)가 표면(20a 및 20b)으로부터 및/또는 전극(J)으로부터 분리 및/또는 이탈하는 것을 방지하고 및/또는 예를 들어 다른 온도에서 재료의 다른 팽창도에 따라, 표면(20a 및 20b)상의 부분(15)의 재료(M)의 임의의 축 방향 이동 또는 미끄러짐을 방지하는데 유용하다. 이와 관련하여, 예를 들어 부분(15)의 재료(M) 및 기판(20)의 재료의 온도로 인해, 다른 팽창 정도가 측정에서의 변화 또는 오차(예를 들어, 공기의 최소 층의 개재 또는 기판(20)에 대해 재료(M)의 반복적인 마이크로 러빙(micro-rubbing)으로 인한 전극 및 또는 도전성 경로 및/또는 전자 요소의 손상으로 인해)를 결정하는 것과 같은 분리 및/또는 상호 미끄럼을 초래할 수 있다는 것을 고려해야 한다.
도시되지 않은 가능한 변형예에 따라, 오버 몰딩 재료(M)를 기판(20)에 보다 양호하게 고정하하기 위해 및/또는 서로 축 방향의 운동을 방지하기 위해, 기판은 측면(20c 및/또는 20d)에 시트 및/또는 릴리프를 갖는다.
이미 언급 한 바와 같이, 그 자체로 자발적으로 독창적인 실시예에서, 즉 회로 기판(20)의 제한된 부분이 없는 경우 및 개구 어레이(70, 71)의 어레이의 존재시에, 전극은 각각의 통로 또는 상기 구멍에 리세스를 형성한다.
예를 들어, 도 52 및 도 53을 참조하면, 횡 방향의 중간 영역에서 전극(J)이 각각의 리세스를 정의하는 방법(이들 중 일부는 75로 표시됨)에 주목할 수 있다: 주목할 수 있는 바와 같이, 개구(70)는 두개의 인접한 전극(J)의 대면 또는 경면 리세스(75)를 부분적으로 점유한다. 이해될 수 있는 바와 같이, 또한 이러한 리세스(75)의 존재는 전극(J)이 레벨 감지 축의 방향으로 서로 충분히 근접하게 유지되도록 하여, 센서 장치의 감도 및 측정 분해능에 대한 장점을 가지도록 한다. 각 전극(J)의 횡 방향 양쪽에 리세스(75)가 있는 것은 바람직하게는 대응하는 커패시턴스 또는 각 전극에서 전기장의 결과적인 균일성, 즉 커패시턴스의 검출의 균일성을 갖는 일련의 기하학적으로 동일하거나 경면인 전극을 가질 수 있게 한다. 전극(J)의 수보다 확실히 더 작은 수의 개구(70)가 존재하는 경우라도, 모든 전극이 리세스(75) 또는 어떠한 경우에도 등가의 표면을 구비하는 것이 바람직하다.
도 52 내지도 53에 예시된 것과 같은 다양한 실시예에서, 기판에 제공된 개구 어레이는 서로 다른 제 1 개구(70) 및 제 2 개구(71), 특히, 보다 작은 직경 또는 통로 부분을 갖는 제 1 개구(70) 보다 큰 개구(71)가 구상될 때 이후에 예시되는 바와 같이 오버 몰딩 몰드의 위치 설정 및/또는 센터링 요소를 위한 안착 시트 또는 지점을 제공하는 기능을 갖는다.
이러한 이유로, 바람직한 실시예에서, 개구(71)가 위치되는 인접한 전극은 개구(70)에 제공된 리세스(75)보다 더 넓은 리세스(75')로 각각의 횡 방향 대향 측면 상에 제공된다. 이러한 개념은 전극 J9 및 J10(도 52)의 대면 리세스(75') 및 전극 J18 및 J19(도 53)의 대면 리세스(75')를 참조하여, 도 52 및 도 53으로부터 이해될 수 있다. 이러한 방식으로, 더 넓은 개구(71)의 존재에도 불구하고, 일련의 전극(J)은 감지 축의 방향으로 실질적으로 일정한 거리에서 충분히 가깝게 유지될 수 있다.
일련의 특정 전극들 - 여기서 52의 전극들(J9, J10, J18, J19)이 더 넓은 리세스들(75')을 갖는다는 사실은 어떤 경우 시리즈의 모든 전극이 동일한 유용한 표면을 갖는 방식으로 시리즈의 다른 전극의 챔퍼(69) 보다 더 제한된 챔버(69')의 전극 자체에 존재함으로써 보상된다. 즉, 전극(J9, J10, J18, J19)이 다른 전극(J1-J7, J11-J17 및 J10-J22)과 기하학적으로 다른 형상을 가지더라도, 모든 전극 J1-J22의 표면은 실질적으로 결과적으로 대응하는 커패시턴스 또는 전기장의 균일성 및 각각의 전극에서의 검출의 균일성을 제공한다.
전술한 챔퍼 및/또는 리세스의 존재에 의해 결정된 노출된 영역의 존재는 재료(M)의 오버 몰딩을 위해 사용되는 몰드 요소의 적절한 중심 맞춤 및/또는 위치 설정의 정지를 가능하게 하는 것으로 바람직하게 고려된다. 여기서 상기 요소들은 엄격한 의미에서 성형 단계 즉 몰드에 재료를 주입하는 단계 동안 후퇴하도록 설계된다. 상기 양태에 대한 더 나은 이해를 위해, 도 55는 도 9 내지 도 11에 나타낸 장비와 유사한 가능한 성형 장비를 개략적으로 예시한다. 주목할 수 있는 바와 같이, 상기 예에서, 2개의 몰드 부분(41, 42)은 각각 가동 인서트 또는 플러그(44)가 장착되는 적어도 하나의 하우징을 형성한다.(두개의 몰드 및 두개의 플러그(44) 중 하나와 관련하여 보이지 않는 상기 요소 부분(41, 42)은 다른 몰드 부분 또는 캐리지와 관련하여 볼 수 있는 것과 유사한 방식으로 제조된다.)
각각의 하우징(42f)의 바닥에는 삽입부(44)의 각각의 부분(44a, 44b)이 결합되는 통로(42d, 42e)가 형성되며, 이들로부터 대응하는 위치 설정 및/또는 센터링 요소(44', 44")가 돌출된다. 상응하는 몰드 부분(41, 42)의 함몰부(42a) 내의 각각의 위치 설정 및/또는 센터링 요소(44', 44")에 상응하는 대응 홀이 있으며, 상기 홀의 일부는 참조번호 42b, 42c로 표시된다.
2개의 몰드 부분이(도 10에서와 같이) 그 사이에 설정된 회로 기판과 함께 폐쇄될 때, 위치 설정 및/또는 센터링 요소(44', 44")는 노출 내의 대응하는 홀(42b, 42c) 및/또는 기판의 대응하는 관통 개구(71)을 갖는 전극(J)의 리세스(75')에 의해 결정되는 노출된 영역에 의해 표현되는 기판의 두 면을 포함할 수 있다.: 이러한 방식으로, 기판 자체는 2개의 몰드 부분에 면하는 함몰부(42a)에 대해 위치 및/또는 중심에 유지된다.
몰드(41, 42) 내로 재료(M)를 주입하기 시작한 후에, 함몰부가 용융된 상태의 재료로 적어도 부분적으로 채워질 때, 인서트(44)는 약간 후퇴하도록 만들어져, 요소(44', 44")가 위치 설정 및/또는 센터링되어 어떠한 경우에도 영역(15a')이 오버 몰딩 재료에 의해 덮일 수 있고, 리세스(75')에 의해 결정된 노출된 영역과 개구(71)가 채워지게된다. 그러나, 이들 영역 및 홀에서, 오버 몰딩 재료(M)는 예를 들어 도 54의 참조번호 15a 및 15a'로 표시되는 원통형 또는 반 원통형 또는 원형 부분의 형태로 더 두꺼울 수 있다.
오버 몰딩 재료의 이들 두꺼운 부분에 직사각형 전극의 하부가 존재한다면(즉, 챔퍼(69), 노출된 영역(15a') 및 노출된 영역이 결정된 바와 같은 전극의 프로파일의 변화가 없는 경우), 상기 전극 부분은 상기 원통 부(15a) 또는 원형 부(15a')의 오버 몰딩된 재료에 의해 결정된 큰 절연 두께로 인하여 레벨의 용량 성 검출에 민감하거나 덜 민감하게된다. 다시 말해서, 특정 전극의 활성 표면(또는 커패시턴스 또는 전기장)은 동일한 어레이의 다른 전극의 활성 표면보다 작거나 같기 때문에 결과적으로 더 낮은 또는 다른 감도로, 따라서 더 낮은 감지 정밀도로 상기 부분은 오버 몰딩된 물질의 보다 큰 두께로 덮인 전극 부분을 갖는다. 다시 말하면, 두꺼운 부분(15a, 15a')에 의해 덮이지 않은 제 1 전극은 제 1 커패시턴스 또는 전기장(더 높다)을 가지지만, 부분(15a, 15a')에 의해 부분적으로 덮인 제 2 전극은 제 2 커패시턴스 또는 전기장(더 낮다)을 가진다: 따라서 상기 레벨 측정은 전술한 제 2 전극에서 열화될 것이다.
한편, 상술한 해결책에 따라, 모든 전극(J)에 챔버 및/또는 리세스로 구별되는 프로파일을 제공한다는 사실은 - 또한 참조번호 44', 44"로 표시된 유형의 몰드의 센터링을 위한 요소의 정지가 고려되지 않고, 또한 재료(M)의 두꺼운 부분이 예상되지 않는 경우 -, 결과적으로 대응하는 커패시턴스 또는 전기장의 균일성, 즉 각각의 전극(J)에서의 검출의 균일성으로 전기적으로 활성인 표면 또는 영역의 레벨에서 동일하거나 등가인 일련의 전극을 가질 수 있게 한다.
활성 표면 또는 전극(J)의 영역 사이의 이러한 균일성은 다양한 온도에서 커패시턴스 또는 전기장의 변화를 보다 정확하고 편리하게 보상하기 위한 목적으로도 유용할 수 있다. 예를 들어, 온도 센서(27a)에 근접한 제 1 전극(J1)과 같이 사전 설정된 표면을 갖는 기준 전극의 커패시턴스 또는 전기장의 변화를 다른 온도에서 검출함으로써, 커패시턴스의 온도를 보상할 수 있거나 보상 전극(J1)과 동일한 활성면 또는 면적을 갖는 다른 모든 전극(J)의 전계를 보상한다(반면 다른 활성 표면 또는 면적을 갖는 전극의 보상은 손상되거나 문제가될 수 있다).
도 52를 참조하면, 다양한 실시예들에서, 감지 영역(23)(전극(Jn))의 말단부에서의 마지막 전극(J)은 마지막 전극과 동일한 방향을 가지나 직렬이다, 즉, 상기 2개의 전극 사이의 경면 위치에 어떠한 챔퍼도 가지지 않는다. 그러나, 두꺼운 부분(15a)이 고려되어야 한다면, 이것은 기판(20)의 단부에서 2개의 대응하는 영역(15a')을 형성할 수 있게 한다.
인접한 2개의 전극(J) 사이에 챔퍼(chamfer)(69)가 존재함으로써, 전극을 충분한 넓이의 영역으로 한정하는 정도의 거리로 전극을 설정하는 대신에, 양호한 레벨 측정 해상도를 보장하기에 충분히 근접하게 유지할 수 있다. 몰딩 중, 포지셔닝 부재(44', 44")를 성형할 때, 또는 성형시에, 참조번호 15a, 15a'로 표시된 유형의 케이싱의 두꺼운 부분을 수용한다. 또한, 영역(15a')이 2개의 인접한 전극의 챔퍼(chamfer)(69)를 통해 형성된다는 사실은 각 전극의 활성 표면의 감소를 최소화할 수 있게 한다. 설명된 바와 같이, 센서 장치의 감도는 전극 표면의 함수인 커패시턴스 또는 전계의 값에 의존한다: 어떠한 경우에도 인접한 전극 쌍에 챔퍼 또는 리세스를 제공하면 그 폭의 감소의 경우와 비교하여, 넓은 표면이 전극 그 자체에 대해 유지될 수 있다.
전극(J)의 특정 형태에 관계없이, 도 52는 다양한 실시예에서, 기판(20)의 제어 영역(24)이 어떻게 하나 이상의 제한된 부분(30)을 포함할 수 있는지도 설명하기 위한 것이다.
이러한 유형의 구성에서, 2개의 제한된 부분(30)(여기서는 어떠한 경우에도 감지 영역(23)보다 더 작은 폭을 가짐) 사이에 포함된 기판(20)의 넓은 부분의 존재는 오버 몰딩된 재료 M)을 기판 자체에 결합시킨다.
다양한 실시예에서, 적어도 하나의 몰드 부분(41, 42)은 대응하는 함몰부(42a)가- 예를 들어 도 55의 참조번호 42g로 표시된 것과 동일한 유형- 종 방향 채널을 갖는 방식으로 사전 배열되어, 몰드는 폐쇄되고 종 방향으로 정렬된 기판(20)의 관통 개구(70, 71)에 대응하는 영역에서 연장된다. 전술한 채널은 몰드 내의 오버 몰딩 재료의 유동 및 상기 개구부의 충전을 용이하게 한다. 또한, 바람직하게는, 몸체 부분(15)의 일종의 종 방향 리빙(ribbing)을 제공하는 재료(M)의 두꺼운 부분을 한정할 수 있다. 장치 몸체의 감지 부분(15)을 더 강화시키는데 유용한 이러한 리빙(ribbing)은 도 54의 참조번호 15b로 표시된다. 명백하게 이러한 리빙은 도 54에서 도시되지 않는 몸체 부분(15)의 대향 측면 및/또는 다른 위치에서도 형성될 수 있다.
명백하게, 전극, 챔퍼 및 리세스는 상기 설명된 개념이 보존된다면, 도면에 예시된 것과 다른 형상을 가질 수 있다. 도 52 내지 도 54를 참조하여 기술된 특성들이 모든 실시예들에 적용될 수 있고, 또한 도 1-51을 참조하여 상술한 것들이 적용될 수 있다는 것은 명백하다.
도 53은 도 52에 따른 회로 기판(20)에 케이싱 몸체의 대응 부분, 특히 연결부(14)를 제공함으로써 얻어지는 반제품을 개략적으로 도시하며, 여기서는 도 25 내지 도 30을 참조하여 설명된 것과 실질적으로 유사한 방식으로 얻어진다. 상기 도 25 내지 도 30은 폴리머 또는 수지로 만들어진 보호부(52)가 오버 몰딩된 관련 쉘(45, 46)을 갖는 몸체 부분(21)을 포함한다. 다음으로, 원형 밀봉 요소(19)가 장착된 도 54에서 볼 수 있는 바와 같이 감지 부분(15) 및 장착 부분(16)를 얻는데 필요한 재료 M이 도 53의 반제품 위에 오버 몰딩된다.
도 54는 또한 다양한 가능한 실시예에서, 장치(10) 몸체의 장착 부분(16)가, 예를 들어, 스냅 작용 장착 또는 밀봉제로 장착을 위해 또는 용접을 통해 탱크의 대응 개구(6)에서 센서 장치의 반경 방향으로 돌출하는 플랜지가 없이 존재할 슁T는 방법을 도시한다. 명백하게, 도 54의 경우에도, 대응하는 플랜지와 함께 부분(16)이 달성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 다양한 실시예들에서, 기판(20)의 감지 영역(23) 상에 제공된 전극들은 제어기(25)의 각각의 입력들에 연결된다. 도 56은 예를 들어 마이크로 컨트롤러와 같은 제어기(25)의 개략도이다. 예를 들어, 전술한 유형의 대응하는 전도성 경로 CT를 통해 단일 구성으로, 즉 공통으로 연결되지 않거나 다른 전극들에 평행하게 배치된 다수의 전극 J에 연결된"n"개의 신호 입력 IN(여기서는 20)을 포함한다.
다양한 실시예들에서, 각각의 입력들(IN)에서 커패시턴스 또는 전계의 값의 검출은 간접적인 방식으로, 예를 들어 전압의 측정에 기초하거나 또는 입력에서의 커패시턴스를 등가 저항 등가 저항을 통해 측정된 전류를 디지털 카운트로 변환하는 단계를 포함한다. 이러한 경우, 바람직하게는, 제어기(24)의 입력(IN)은 아날로그 입력이고, 제어기는 아날로그 - 디지털 변환기를 구현하거나 관련시킨다. 전술 한 값들은 제어기(24) 내에서 디지털화되어, 양자화 프로세스 이후에 순수한 번호 또는 원시 데이터의 형태를 취한다; 검출된 값(및/또는 등가 값 및/또는 처리된 값)은 제어기(25)의 메모리 회로 및/또는 장치의 제어 회로 장치에 저장될 수 있다.
다양한 실시예에서, 각각의 입력(IN)에 관련된 것은 제어 가능한 스위치 및 여기에 샘플링 스위치 및 샘플링 커패시터로 정의된 커패시터를 포함하는 샘플링 또는 측정 회로이다. 제어 가능한 스위치는 샘플링 캐패시터가 전압원에 연결된 제 1 위치와, 캐패시터 자체가 각각의 전극 J(또는 공통으로 연결된 다수의 전극 J)에 연결되는 제 2 위치 사이에서 스위칭될 수 있다. 바람직하게는, 상기 전압은 d.c. 전압, 예를 들어 기판(20) 상에 제공된 회로 배열의 공급 전압을 나타낸다. 바람직하게는, 제어기(25)는, 대응하는 전극(J)(또는 공통으로 연결된 전극(J)의 세트)에 관련된 커패시턴스의 값에 비례하여 샘플링 커패시터를 방전시키도록 제어 가능 스위치를 제 1 위치로부터 제 2 위치로 스위칭하는 수단과 마찬가지로 측정을 위해 고려될때 마다 다른 하나 이상의 입력(IN)(즉, 대응하는 전극(J))을 전기적으로 차단하거나 그렇지 않으면 접지에 연결하기 위한 수단을 포함을 포함하거나 그에 연결된다. 한 구현 예에서, 측정을 위해 고려될 때마다 다른 입력 IN(또는 전극 J)의 접지에 대한 연결이 고려될 수 있다. 가능한 변형 실시예에서, 접지에 대한 연결 대신에, 측정을 위해 고려되는 입력 또는 입력(IN)(즉, 대응하는 전극들(J))은 분리되거나 다른 미리 정의된 전압에 연결될 수 있으며, 즉, 다른 기준 전압, 바람직하게는 커패시턴스(예를 들어, 양의 공급 전압과 접지 사이의 중간 전압 또는 음의 전압 또는 전위)의 측정을 위해 고려될 때마다 입력 IN 또는 전극 J상의 전압과 다른 전위 또는 전압을 발생시킨다.
또한 제어기(25)는 제어 가능한 스위치가 제 2 위치에 있을 때 입력 IN에서의 전압을 결정하는 수단을 가지며, 상기 전압은 전극 J(또는 공통으로 연결된 전극 J의 세트)와 관련된 커패시턴스를 나타낸다. 제어기(25)는 그 후, 입력 IN에 존재하는 것으로 결정된 전압을 적어도 상응하는 기준값 또는 임계 값과 비교하여, 액체가 전극(J)(또는 공통으로 연결된 전극 세트(J)의 전극들 중 적어도 하나)을 마주하고 있는지의 여부를 추론하는 제어 수단 또는 비교기를 가진다. 다양한 실시예에서, 입력 IN의 스캔 또는 샘플링은 아날로그-디지털 변환기와 관련된 샘플-앤-홀드 회로를 사용하여 수행되고, 각각의 전극(J)(또는 전극 세트(J)의 세트)의 커패시턴스의 측정은 상기 회로의 고유 커패시턴스에 대한 측정의 비교로서 이루어진다.
도 56의 구성에 따른 센서 장치, 즉 제어기(25)의 각 입력(IN)에 연결된 단일 전극을 갖는 센서 장치의 개략적인 동작예가 도 57에 개략적으로 도시되어있다. 단순히보다 명확한 요구 조건을 위해, 위에서부터 장착된 레벨 센서 장치, 즉 도 1의 구성에 대해 역전된 구성을 갖는 레벨 센서 장치가 상기 도면에 표시된다는 점에 주목하여야 한다. 그러나 대응하는 전극(J)은 도 56에서와 동일한 순서로 도시되어 있으므로 전극(J1)은 가장 낮게 설정되고 전극(Jn)은 가장 높게 설정된다. 또한, 도 57의 구성에서, 제어기(24)의 적어도 하나의 대응하는 입력 INTS에 접속된 적어도 하나의 온도 센서, 여기서는 최저로 설정된 전극(J1)에 대응하는 위치에 설정된 온도 센서(27a)가 제공된다.; 상기 예시에서, 센서(27a)는 또한 적절한 기준 입력 또는 노드(INREF)에 연결된다.
도 57에 도시된 탱크(1)는 센서의 감지 부분(11)이 내부에 있고 L로 표시된 액체에 적어도 부분적으로 잠긴 대응 감지 부분(15)에 포함된 전극(J1-Jn)을 갖는다.(명확성을 위해 기판(20)은 여기에 표시되지 않음). 도시된 예에서, 제어기(25)의 아날로그 입력들(IN)은 바람직하게 제어기 자체에서 바람직하게 구현되는 멀티플렉서 MTP로 표현되는 멀티플렉서 수단에 연결되고, 전자 선택기 스위치로서 실질적으로 작동하며, 홀드 회로는 예를 들어, 홀딩 캐패시터(CHOLD) 및 샘플링 스위치(SS)를 포함한다. 상기 스위치 SS는 전압(VDD)에 접속하기 위한 제 1 위치(예를 들어, 제어기(25)의 공급 전압)와 멀티플렉서(MTP)의 출력 즉, 에 접속하기 위한 제 2 위치, 전극 J에 접속하는 위치 사이에서 전환될 수 있다.
전술한 바와 같이, 회로 장치 또는 그 제어기(25)는 접지 또는 다른 전위의 하나 이상의 입력(IN), 즉 샘플-앤드-홀드 회로에 연결된 각각의 전극과 다른 대응하는 전극(J)을 분리 또는 연결하기 위한 전자 수단 또는 스위치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 57의 경우에, 멀티플렉서(MTP)는 각각의 입력 IN을 샘플 및 홀드 회로로 스위칭할 때마다 그리고 하나 이상의 다른 입력 IN(가능하면 모두)을 접지로 스위칭하도록 구성되며, 이는 도 57의 접지 기호(GM)에 의해 개략적으로 도시된다. 전술한 바와 같이, 접지에 대한 연결 대신에, 연결의 개방 또는 다른 미리 정의된 전압에 대한 연결이 예상될 수 있다(이 관점에서, 기호 GM는 또한 개방 연결 또는 전술 한 미리 정의된 전압에 대한 연결을 나타내는 것으로 이해될 수 있다).
멀티플렉서(MTP)를 통해, 입력들(IN) 및 그에 따른 전극들(J)은 순차적으로 스위치(SS)에 연결된다. 전술한 바와 같이, 각각의 입력 IN이 멀티플렉서 MTP에 의해 스위치 SS에 연결될 때, 멀티플렉서는 또한 접지 또는 다른 하나 이상의 입력(IN), 바람직하게는 적어도 전극(J)에 인접하거나 전극(J)에 근접하게 설정된 전극(J)에 대응하는 하나 이상의 다른 입력(IN) 샘플 및 홀드 회로에 연결한다. 스위치(SS)는 커패시터(CHOLD)의 충전을 위한 제 1 위치와 멀티플렉서에 의해 현재 선택된 입력(IN) 및 여기서는 대응 전극(J)에 대한 커패시터 자체의 접속을 위한 제 2 위치 사이에서 멀티플렉서(MTP)의 동작과 동기화된 방식으로 주기적으로 스위칭된다. 스위치(SS)가 제 2 위치에 있으면, 커패시터(CHOLD)의 커패시턴스 및, 고려된 전극(J)에 관련되며 여기서는 전극 J1로 가정되는 커패시턴스 사이에서 실질적으로 전하 균형이 얻어진다. 즉, 상기 충전 밸런스에 의해, 커패시터(CHOLD)는 전극(J1)과 상기 전극(J1)에 인접한 전극(J2)에 의해 정의된 커패시터의 용량에 비례하는 방식으로 방전되고 접지 또는 미리 정의된 다른 전압에 연결된다.(전술한 검출 또는 방전의 목적을 위해, 도시된 전극(J3)과 같은 다른 인접 전극(J)도 기여할 수 있고, 시스템 작동에 대한 보다 단순하고 명확한 설명을 위해 그것이 접지 또는 다른 사전 정의된 전위에 연결되어 있지만 무시할만한 방식으로 여기에 반영되지 않은 경우도 고려하여야 한다). ADC를 통해, 전하량, 즉 커패시터(CHOLD)의 잔류 전압이 결정된다. 고려된 전극(J1)이 액체(L)와 대향하는지 아닌지를 추론하기 위해, 상기 전하를 나타내는 데이텀(원시 데이터)이 소정의 기준값 또는 임계 값과 비교된다. 접지에 연결된 구성의 예로써 적어도 하나의 전극 쌍(J)이 액체(L)를 향하고 있을 때, 즉 접지 또는 다른 전압에 연결된 감지 전극(J) 및 적어도 하나의 전극(J)(예를들어 도 57의 전극(J1 및 J2))이 액체를 향하고 있을 때, 커패시턴스의 제 1 값이 여기에 관련되고, 반면 그렇지 않은 경우(도 57의 전극(Jn 및 Jn-1의 경우에서와 같이) 제 1 값과 다른 커패시턴스의 제 2값이 여기에 관련된다.
커패시터(CHOLD)의 전하와 전극(J1)의 전하 사이의 전술한 밸런스에 따라, 커패시터 및/또는 입력(IN1) 양단의 전압 값을 나타내는 미가공 데이텀은 주어진 것보다 실질적으로 일치하거나 또는 주어진 것보다 크거나 작을 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 제어기(25)는 사전 정의된 임계 값 또는 그보다 높은 전압 또는 원시 데이터의 입력(IN)에서의 검출이 고려된 전극이 액체(L)를 향하고 있다는 사실을 지시하는 방식으로 프로그램 될 수 있고(전극(J1의 경우와 같이), 반면, 임계 값 이하의 전압 또는 원시 데이터의 입력 IN에서의 검출은 전극이 액체 를 향하고 있지 않다는 사실을 나타낸다.(전극 Jn 경우에서와 같이).
인식할 수 있는 바와 같이, 순차 샘플링을 기술함으로써, 제어기(25)는 탱크(1) 내의 액체-공기 전이에 대응하는 2개의 전극 J(여기서는 전극 Jn -1 및 Jn)를 식별할 수 있다.: 액체-공기 전이의 존재가 탐지되면, 제어기(25)는 임계 값보다 낮은 전압 값인 관련된 두 전극(J)의 전극이 공기 중 제 1 전극(또는 역으로, 임계 값과 같거나 높은 전압 값인 관련된 전극이 유체에 마주하는 마지막 전극)이라는 사실에 기초하여 액체의 레벨을 추론할 수 있다. 상기 목적을 위해, 사전 정의된 측정 단위에 따라 레벨을 설정하거나 계산할 수 있도록 각 전극(J)의 위치에 대응하는 길이(높이)의 값을 나타내는 정보, 또는 어떠한 경우에도 감지 축(X)의 방향으로 전극(J) 사이의 거리는 바람직하게는 메모리 수단 및/또는 제어기(25)를 구비하는 프로그램 또는 소프트웨어에 저장되거나 사전 정의된다. 센서 장치의 전자 장치는, 특히 각 전극의 상태(공기 중 또는 액체 중 상태와 같은) 및/또는 각 전극에 의해 검출된 값 및/또는 그에 관련된 값에 관한 레벨 정보 및 가능한 정보를 전기 커넥터를 통해 외부 세계로 신호를 전송하거나 생성한다.
도 57을 참조하여 기술된 동작은 또한 즉 브랜치의 당업자에게 명확한 개념(예를 들어, 본 출원인의 명칭으로 출원된 WO2015/181770, WO2016/042456 및 WO2016/042459 중 어느 하나)에서 예시된 것들과 다른 제어 회로들 및 방법들로 역시 달성될 수 있다.
가능한 변형예들에서, 감지 전극들(J)은 제어기(25)의 각각의 입력들 IN에 연결된 제 1 감지 전극들 및 제 1 감지 전극들에 공통 또는 병렬로 전기적으로 연결된 제 2 감지 전극들을 포함한다. 이러한 유형의 예가 도 58에 개략적으로 도시되어 있는데, 여기서 상기 제 1 전극은 전극 J4에서 전극 J20까지의 범위에 있고, 제 2 전극은 전극 J21에서 전극 Jn까지이다. 이 예에서, 전극(J1-J3)은 기준 전극일 수 있다. 도 58의 구성에서는, 기본적으로는, 전극 J4~ 전극 J20의 범위인 제 1 서브 계열의 전극과, 전극 J21~ 전극 J20의 범위인 제 2 서브 계열의 제 2 전극을 식별하는 것이 가능하다. 전극(Jn)은 실질적으로 서로 병렬로 연결된다. 전극의 하위 시리즈의 수는 분명히 다를 수 있다.
이러한 유형의 실시예에서, 제어기(25)에 구현된 전술 한 제어 수단 또는 비교기는 공통 접속된 2개의 전극(예를 들어, 전극 J4 및 J21)에 대응하는 입력 IN에서 결정된 전압과 상기 액체가 제 1 감지 전극(전극 J4) 및/또는 대응하는 제 2 감지 전극(전극 J21)을 향하게하는지의 여부를 추론하기 위해 적어도 2개의 대응하는 기준 임계값을 제공한다. 측정은 이전에 설명한 방식에 따라 실질적으로 이루어질 수 있다. 다양한 실시예들에서, 측정치로부터 얻어진 값은 공통으로 접속된 전극들의 수와 동일한 임계값들의 수와 비교된다. 두개의 전극(J)을 여기에서 고려한 예를 참조하면, 가정된 값은 제 1 임계 값 또는 주어진 이웃(예를 들어, +/- 40 %)과 동일한 값은 전극 중 어느 것도 액체를 향하고 있지 않음을 나타내며, 3개의 미리 정의된 구별된 임계 값과 비교된다. 제 2 임계값 또는 주어진 이웃(예를 들어, +/- 40 %) 내에 있는 값은 전극 중 하나(그 물리적 위치에 기초하여 알려짐)가 액체를 향하고 다른 전극이 아니다; 최종적으로, 제 3 임계 값 또는 주어진 이웃(예를 들어, +/- 40%)과 동일한 값은 전극 모두가 유체를 향하고 있음을 나타낸다.
본 발명에 따른 장치의 동작에 관한 계산 및/또는 처리는 전체적으로 또는 부분적으로 장치 자체 외부에서, 즉 제어 회로(25, 26) 및/또는 장치 제어 회로 배열은 실제로 차량에 탑재된 전자 제어 유닛과 같은 외부 전자 회로에서 전체적으로 또는 부분적으로(전극 J를 제외하고) 구현될 수 있다. 따라서, 이러한 외부 회로는 장치(10)의 감지 부분(11)을 통해 얻어질 수 있는 신호 또는 데이터를 수신하고, 레벨 감지 기능 또는 방법론의 적어도 일부를 구현하기 위해 신호를 처리하기 위한 수단을 포함하여 사전 배열될 수 있다. 상기 유형의 구현예에서, 본 발명에 따른 장치는 이전에 참조번호 11로 표시된 부분에 실질적으로 대응하는 감지 부분과 같은 원격 위치에 부분 및 예를 들어 감지 부분과 관련된 용기에 대해 원격 위치에 설정되고 필요한 신호 또는 데이터를 수신하기 위해 사전배치된 전자 제어 유닛 또는 회로에 통합된 프로세싱 및/또는 제어부를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에서, 센서 장치(10)의 전자 제어는 데이터의 송신 및/또는 수신을 위해, 바람직하게는 직렬 포맷으로, 매우 바람직하게는 직렬 인터페이스 또는 SENT(Single-Edge Nibble Transmission) 프로토콜 또는 CAN(Controller Area Network) 프로토콜을 사용할 수 있다. 바람직하게는, 데이터의 송신 및/또는 수신은 특히 전기 단자(17)를 통해 연결부(14)를 통해 수행된다.
송신된 데이터 또는 값은 전극(J)을 통해 수행된 검출에 따라 얻어진 레벨 정보(예를 들어, 커패시턴스 및/또는 임피던스 및/또는 전기장 및/또는 등가 또는 계산된 미가공 데이터) 및 온도 값(예를 들어, 탱크 내의 액체의 온도) 및/또는 가능한 결함 조건에 관한 정보를 나타낼 수 있다. 전송 및/또는 수신된 데이터 또는 값은 또한 캘리브레이션 및/또는 임계값 및/또는 기준값과 같은 전극(J)의 적어도 일부를 고려할 수 있다. 장치(10)의 제어기(25)는 송신 및/또는 수신된 데이터 및/또는 처리 동작의 결과를 저장할 수 있다.
전술 한 설명으로부터, 본 발명의 특징은 제안된 레벨 센서 장치의 구성의 간단함, 그 포함된 비용 및 그 정밀도 및 신뢰성에 의해 주로 표현되는 그 장점을 마찬가지로 명백하게 드러낸다.
첨부된 청구 범위에 의해 정의된 바와 같이, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고, 예시적인 방법으로 설명된 장치 및 방법에 대한 많은 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음이 명백하다.
도시되지 않은 가능한 실시예에서, 기판(20)의 제어 영역은 첨부된 도면에서 24로 표시되는 것보다 짧을 수 있고 및/또는 그의 근위 단부 영역에서 확장된 부분이 존재하지 않을 수 있다. 이들 실시예에서, 그러한"더 짧은" 제어 영역을 둘러싸는 장치의 케이싱 몸체 부분은 전술한 몸체 부분(14 및 16)의 기능을 실질적으로 수행하도록 구성될 수 있다(예를 들어, 그러한 제어 영역은 다양한 도면에서 실질적으로 참조번호 30'으로 표시된 부분에 해당한다). 그러나 이러한 경우, 제어 영역은 용기의 개구부(6)에서 밀봉 장착(용접에 의한 가능한 장착 포함)에 필요한 요소를 둘러싸는 케이싱 몸체의 부분에 제공할 수 있을 정도로 충분히 길다. 또한, 제한된 기판 부분(30)은 기판(20)의 제어 영역의 길이를 통해 축 방향으로 연장될 수 있거나, 또는 다수의 제한된 부분(30)(도 52의 경우에서와 같이)은 길이 전체에 걸쳐 제어 영역을 포함할 수 있다.
본 발명은 액체 매질, 특히 우레아계 첨가제의 레벨 검출과 관련하여 설명되었지만, 이미 언급한 바와 같이, 기술된 센서는 다른 물질 및 잠재적으로 냉동에 의한 응고에 따른 물질의 조합에서 사용될 수 있다.
일부 적용 예에서, 센서 장치(10)의 감지 부분(11)의 다른 위치에 위치하는, 다른 측정 분해능을 각각 갖는 다른 감지 영역을 갖는 레벨 측정이 요구 될 수 있다. 이러한 요구는 예를 들어, 기판의 감지 영역(23)을 따라 형상 및 크기면에서 다른 기하학적 구조를 갖는 전극을 사용하여 주어진 영역에서 요구되는 측정의 해상도 또는 공차를 보장한다. 상기 선택은 경우에 따라 제어기(25)의 비용을 최소화하는 요구에 의해 제한되며, 제어기(25)의 입력의 수 및 이에 따라 관리 할 수 있는 전극의 수와 관련된다. 이러한 이유로, 일부 적용예에서, 최대 감지 분해능이 필요하지 않은 영역(일반적으로 두 극단)에서 전극의 크기를 늘리는 것이 편리하다는 것을 입증한다. 상기 관점에서, 가능한 변형 실시예에 따르면, 그 감지 영역(23)에서 기판(20)의 주 표면 상에 또는 기판(20)의 각 주 표면 상에 제공된 용량 성 요소들의 어레이는 형상 및/또는 크기의 관점에서 서로 다변화된 다수의 일련의 전극을 포함할 수 있다.

Claims (18)

  1. 용기(1)에 수용되는 매체(L)의 레벨을 검출하기 위한 용량성 레벨 센서 장치에 있어서, 상기 장치(10)는:
    - 레벨 감지 축(X)에 따라 종 방향으로 연장되며 전기 절연 재료(20)로 제조된 회로 기판, 상기 회로 기판(20)은, 서로 대향되고 사이에 기판 두께(T)를 형성하는 제 1 주면(20a) 및 제 2 주면(20b)과, 사이에 기판 폭(W)을 형성하는 두 대향된 종 방향 에지(20c, 20d)를 가지며, 상기 회로기판은 제 1 종 방향 단부 및 제 2 종 방향 단부를 가지고;
    - 상기 제 1 종 방향 단부를 포함하는 회로 기판(20)의 감지 영역(23)상의 전극 또는 용량성 요소의 제 1 어레이, 상기 전극 또는 용량성 요소의 제 1 어레이는 상기 회로 기판(20)의 제 1 주면(20a)에서 서로 동일 평면 상에 있는 제 1 전극들(J)의 적어도 하나의 제 1 시리즈를 포함하고, 상기 제 1 전극들(J)은 레벨 감지 축(X)을 따라 서로 이격되고;
    - 상기 제 2 종 방향 단부와 제 1 시리즈의 전극들(J) 사이에 축 방향으로 포함되는 상기 회로 기판의 제 2 영역에 관련된 회로 요소(17, 24a, 25, 26, 27a, 27b, CT)를 포함하는 회로;
    - 적어도 다음을 포함하는 케이싱 몸체(14-16):
    상기 회로 기판(20)의 적어도 상기 감지 영역(23)을 커버하고 전기 절연성이고 유체 차단 가능한 감지 부분(15); 및
    회로 기판(20)의 제 2 영역(24)을 적어도 부분적으로 커버하고 용기(1)의 개구(6)에서 유체 기밀 고정을 위해 구성된 장착 부분(16)을 포함하여 구성되고,
    상기 감지 부분(15) 및 장착 부분(16)의 적어도 일부는 상기 회로 기판(20)의 적어도 일부에 오버 몰딩된 적어도 하나의 재료(M)를 포함하고,
    상기 회로 기판(20)의 제 2 영역(24)은 상기 감지 영역(23)의 기판 폭(W)보다 작은 기판 폭(Wr)을 갖는 적어도 하나의 제한된 기판 부분(30)을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 제한된 기판 부분(30)의 적어도 일부는 상기 장착 부분(16)에서 축 방향으로 연장되고,
    상기 장착 부분(16)의 적어도 하나의 오버 몰딩된 재료(M)는 원형 밀봉 요소(19)용 시트(19a)를 형성하고, 상기 시트(19a)는 회로 기판(20)의 제 2 영역(24)의 적어도 하나의 제한된 기판 부분(30)에 대응하는 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 용량성 레벨 센서 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    - 제 1 전극(J)은, 사이에 최대 전극 폭(Wj)을 정의하는 두 대향된 측부 에지와 사이에 전극 높이(Hj)를 정의하는 2개의 대향하는 횡 방향 에지를 가지고,
    - 상기 제 1 전극(J)의 최대 전극 폭(Wj)과 상기 감지 영역(23)의 기판 폭(W) 사이의 차이가 레벨 감지 축(X)의 방향으로 서로 인접한 2개의 제 1 전극(J)의 두개의 대향하는 횡 방향 에지 사이의 거리보다 작은 것을 특징으로 하는 용량성 레벨 센서 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 회로 기판(20)의 상기 감지 영역(23)상의 전극 또는 용량성 요소의 제 2 어레이를 포함하고, 상기 용량 성 요소들의 제 2 어레이는 상기 회로 기판(20)의 제 2 주면(20b)에서 서로 동일 평면 상에 있는 적어도 하나의 제 2 시리즈의 제 2 전극(J')을 포함하고, 상기 제 2 전극(J')은 상기 레벨 감지 축(X)을 따라 서로 이격되는 것을 특징으로 하는 용량성 레벨 센서 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    - 적어도 하나의 제 1 전극(J), 또는 각각의 제 1 전극(J)은 전기 연결부(C)에 의해 적어도 하나의 대응하는 제 2 전극(J')에 연결되며, 상기 전기 연결부는 회로 기판(20)을 통해 적어도 부분적으로 연장되거나 회로 기판(20)의 한 상기 종 방향 에지(20c, 20d) 위로 적어도 부분적으로 연장되고; 또는
    - 회로 기판(20)의 제 2 주면(20b)상의 제 2 전극(J')은 레벨 감지 축(X)을 기준으로 회로 기판(20)의 제 1 주면(20a)상의 제 1 전극(J)에 대해 엇갈린 위치로 배치되는 것을 특징으로 하는 용량성 레벨 센서 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 회로 요소(17, 24a, 25, 26, 27a, 27b, CT)의 적어도 일부는 보호 요소(45, 46)로 적어도 부분적으로 둘러싸이거나 보호되는 회로 기판(20)의 상기 제 2 영역(24)에 설치되고, 상기 장착 부분(16)은 상기 보호 요소(45, 46) 상에서 적어도 부분적으로 오버 몰딩되는 것을 특징으로 하는 용량성 레벨 센서 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 케이싱 몸체는, 상기 회로 기판(20)의 제 2 영역의 상기 적어도 하나의 제한된 부분(30)의 일부를 둘러싸는 원형 부재(31)와 통합되고 상기 회로 기판(20) 상에 오버 몰딩된 적어도 하나의 재료(M)의 대응 부분이 장착 부분(16)에 속하는 것을 특징으로 하는 용량성 레벨 센서 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    - 상기 용기(1)의 개구(6)에서 유체 기밀 고정을 위해 구성된 상기 감지 부분(15) 및 상기 장착 부분(16)의 적어도 일부를 단일체로 형성하도록 상기 회로 기판(20) 상에 오버 몰딩된 적어도 하나의 재료(M)로 적어도 부분적으로 만들어진 한 케이싱 몸체(14-16);
    - 센서 장치(10) 또는 장착 부분(16)의 적어도 일부의 전기적 접속을 위한 전기 접속부(14)를 적어도 부분적으로 형성하도록 상기 회로 기판(20) 상에 오버 몰딩된 적어도 하나의 재료(M)로 적어도 부분적으로 이루어진 한 케이싱 몸체(14-16);
    - 적어도 하나의 측면 단부에 챔퍼 또는 리세스(69, 69')가 제공된 제 1 시리즈의 제 1 전극들(J);
    - 각각의 횡단 에지의 적어도 중간 영역에 적어도 하나의 리세스 또는 제한된 부분(75, 75')이 제공된 제 1 시리즈의 제 1 전극(J);
    - 적어도 그 감지 영역(23)에 복수의 관통 개구(70, 71)를 갖는, 레벨 감지 축(X)에 따라 배치되는, 상기 레벨 감지 축에 서로 배치되는 하나의 상기 회로 기판(20), 상기 관통 개구(70, 71)는 오버 몰딩된 재료(M)의 각 부분에 의해 점유되고;
    - 상기 회로 기판(20)의 감지 영역(23)에 제공된 관통 개구(70, 71)에서 각각의 리세스 또는 제한된 부분(75, 75')을 형성하도록 형성된 제 1 시리즈의 제 1 전극(J);
    - 고밀도 폴리에틸렌(HD-PE), 폴리 부텐(PB), 폴리프로필렌(PP) 중에서, 또는 폴리프탈아미드(PPA), 폴리아미드(PA66), 폴리페닐렌설파이드(PPS) 중에서 선택된 오버 몰딩 재료(M); 및
    - 하나 이상의 제한된 기판 부분(30)의 폭과 동일하거나 더 큰 전극 폭(Wj)을 갖는 제 1 전극(J)의 제 1 시리즈
    - 회로 기판(20)과 관련되고 오버 몰딩된 재료(M, R)로 적어도 부분적으로 코팅된 별개의 성형 요소로 구성된 하나 이상의 커버링 또는 보호 요소(21, 45, 46, 14a);
    - 개별 성형 요소(21, 45, 46)으로 구성된 적어도 하나의 몸체 부분과 회로 기판(20) 상에 오버 몰딩된 재료(R) 사이에 둘러싸여 보호된 회로 기판(20)의 근위 단부 영역;
    - 관형 몸체(45-46)에 의해 둘러싸인 회로 기판(20)의 적어도 하나의 부분, 상기 오버 몰딩된 재료(R)는 상기 관형 몸체 내에 존재하고;
    - 적어도 하나의 층(M, R)이 회로 기판(20) 상에 적어도 부분적으로 오버 몰딩된 다수의 재료 층(M, 45, 46, R)을 포함하는 케이싱 몸체(14-16)의 적어도 일부;
    - 적어도 3개의 재료 층(R, 45, 46, M)을 포함하는 코팅을 갖는 회로 기판(20)의 적어도 하나의 부분;
    서로 다른 적어도 2개의 오버 몰딩된 재료(M, R)를 포함하는 케이싱 몸체(14-16); 및
    회로 기판(20)의 다른 부분(15)을 코팅하기 위한 제 2 재료(M)보다 부드러운 회로 기판(20)의 적어도 일부분을 코팅하기 위한 제 1 재료(R)를 포함하는 케이스 몸체(14-16) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 용량성 레벨 센서 장치.
  8. 용기(1)에 포함된 매체(L)의 레벨을 검출하기 위한 용량성 레벨 센서 장치(capacitive level-sensor device)에 있어서,
    상기 장치가,
    - 레벨 감지 축(X)에 따라 종 방향으로 연장되는 전기 절연 재료로 제조된 회로 기판(20);
    - 상기 회로 기판(20)의 감지 영역(23)상의 전극 또는 용량성 요소의 제 1 어레이, 상기 전극의 제 1 어레이 또는 상기 용량성 요소는 상기 회로 기판(20)의 제 1 주 표면(20a)에서 적어도 하나의 제 1 전극(J)의 제 1 시리즈를 포함하고;
    - 제어 회로(17, 24a, 25, 26, 27a, 27b, CT); 및
    - 상기 회로 기판(20) 또는 상기 장치(10)의 다른 부분들 또는 요소들에 적어도 부분적으로 오버 몰딩된 하나 이상의 코팅 재료(M, R)로 형성된 적어도 하나의 부분을 포함하는 케이싱 몸체(14-16)를 포함하고,
    제 1 전극(J)의 하나의 상기 제 1 시리즈의 전극에는:
    - 적어도 2개의 각각의 대향 측면 단부에 있는 챔퍼(69, 69'),
    - 각각의 횡단 에지의 적어도 중간 영역에 있는 리세스 또는 제한된 부분(75, 75'),
    - 상기 회로 기판(20)의 감지 영역(23)에 제공된 관통 개구(70, 70')에 있는 리세스 또는 제한된 부분(75, 75') 중 적어도 하나가 제공되는 것을 특징으로 하는 용량성 레벨 센서 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    - 상기 회로 기판(20)의 상기 감지 영역(23) 내의 전극 또는 용량성 요소들의 제 2 전극 어레이, 상기 전극 또는 용량성 요소들의 제 2 전극 어레이는 상기 회로 기판(20)의 제 2 주면(20b)에서 서로 동일 평면 상에 있는 제 2 전극들(J')의 적어도 하나의 제 2 시리즈를 포함하고, 상기 제 2 전극들(J')은 상기 레벨 감지 축(X)을 따라 서로 이격되고;
    - 적어도 하나의 제한된 기판 부분(30)을 포함하는 전기 절연 재료로 만들어진 하나의 상기 회로 기판(20);
    - 회로 기판(20) 상에 오버 몰딩된 하나 이상의 코팅 재료(M)로 만들어지고 회로 기판(20)을 실질적으로 완전히 덮는 하나의 상기 케이싱 몸체(14-16);
    - 적어도 그 감지 영역(23)에 다수의 관통 개구(70, 71)를 갖는 하나의 상기 회로 기판(20), 상기 관통 개구(70, 71)는 오버 몰딩된 재료(M)의 각 부분에 의해 점유되고;
    - 상기 전극(J)들의 하나의 제 1 시리즈, 제 1 전극(J)의 최대 전극 폭(Wj) 및 상기 회로 기판(20)의 상기 감지 영역(23)의 기판 폭(W) 사이의 차이는 상기 레벨 감지 축(X)의 방향으로 서로 인접한 두 개의 제 1 전극들(J)의 2개의 마주 보는 횡단 에지 사이의 거리보다 작고;
    - 상기 장착 부분의 적어도 하나의 오버 몰딩된 코팅 재료(M)의 각 부분을 둘러싸는 성형 금속 링(31);
    - 관형 몸체(45-46)에 의해 둘러싸인 회로 기판(20)의 적어도 하나의 부분, 오버 몰딩된 재료(R)는 상기 관형 몸체 내에 존재하고;
    - 적어도 하나의 층(M, R)이 회로 기판(20) 상에 적어도 부분적으로 오버 몰딩된 다수의 재료 층(M, 45, 46, R)을 포함하는 케이싱 몸체(14-16)의 적어도 일부;
    - 적어도 3개의 재료 층(R, 45, 46, M)을 포함하는 코팅을 갖는 회로 기판(20)의 적어도 하나의 부분;
    서로 다른 적어도 2개의 오버 몰딩된 재료(M, R)를 포함하는 케이싱 몸체(14-16);
    회로 기판(20)의 다른 부분(15)을 코팅하기 위한 제 2 재료(M)보다 부드러운 회로 기판(20)의 적어도 일부분을 코팅하기 위한 제 1 재료(R)를 포함하는 케이싱 몸체(14-16); 및
    얇은 보호 층을 포함하는 코팅을 갖는 회로 기판(20) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 용량성 레벨 센서 장치.
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