WO2013053905A2 - Pressure sensor and method for checking the function of a pressure sensor - Google Patents

Pressure sensor and method for checking the function of a pressure sensor Download PDF

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WO2013053905A2
WO2013053905A2 PCT/EP2012/070295 EP2012070295W WO2013053905A2 WO 2013053905 A2 WO2013053905 A2 WO 2013053905A2 EP 2012070295 W EP2012070295 W EP 2012070295W WO 2013053905 A2 WO2013053905 A2 WO 2013053905A2
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voltage
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Markus Messmer
Rolf Mueller
Heinz Walter
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Ifm Electronic Gmbh
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    • G01L19/0092Pressure sensor associated with other sensors, e.g. for measuring acceleration or temperature
    • GPHYSICS
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    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/01Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using semiconducting elements having PN junctions
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    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L27/00Testing or calibrating of apparatus for measuring fluid pressure
    • G01L27/007Malfunction diagnosis, i.e. diagnosing a sensor defect

Definitions

  • the invention relates to a pressure sensor for detecting the pressure prevailing in a medium, wherein the pressure sensor comprises a pressure measuring cell with at least one transducer and a temperature sensor designed as a diode, in particular as a Zener diode for detecting the temperature prevailing at the pressure measuring cell, and a method for Checking the function of a pressure sensor.
  • Pressure sensors are used in many industries for pressure measurement, with the capacitive pressure sensor being a typical design. capacitive
  • Pressure sensors often have a ceramic pressure measuring cell, as a transducer for the process pressure, and an evaluation for signal processing.
  • the pressure within a medium adjacent to a measuring cell is often to be detected.
  • the measuring cell is part of the
  • Measuring device typically consists of a ceramic body and a membrane, wherein between the base body and the membrane, a glass solder ring is arranged.
  • the resulting cavity between the body and membrane allows the longitudinal mobility of the membrane due to a pressure influence.
  • On the underside of the membrane and on the opposite upper side of the main body electrodes are provided, which together form a measuring capacitor.
  • Measuring cells and measuring devices of this type have been known for a long time and are used, for example, in many areas of process measuring technology for metrological process monitoring. Such measuring devices are manufactured by the applicant, for example, under the device names PNxx and Plxx and placed on the market. The measuring ranges are currently usually up to 600 bar.
  • the temperature infiuence on the measurement result plays a major role.
  • the evaluated in the pressure measurement Capacity change is also dependent on the permittivity of the medium, which is located within the ceramic body and thus between the electrodes.
  • this medium is air.
  • this permittivity may change, whereby a pressure change is detected, the actual amount may differ from the measured value.
  • the actual pressure change may be zero while the meter is reading
  • the transducer must be temperature compensated, i. the proportion of the temperature prevailing in the immediate vicinity of the converter must be taken out of the measured capacitance value or voltage or current value, so that all measured values without temperature influence are comparable with each other.
  • a temperature sensor can be provided on the measuring cell.
  • a temperature sensor is usually an NTC or PTC temperature probe in question, for example, as a Pt100 resistance thermometer
  • an evaluation unit e.g. one
  • Microcontroller then can mathematically the measured pressure value to the
  • Degradation effects are subject, which can lead to a false measurement of the temperature and thus to an incorrect compensation of the measured pressure value.
  • a reliable temperature measurement is necessary. Especially at
  • Temperature detection or errors in the temperature detection must be detected safely.
  • a common method for permanently checking the temperature sensor is a redundant design.
  • the measured values of at least two temperature sensors are compared in terms of magnitude and a malfunction is detected with a correspondingly large deviation.
  • a disadvantage of this simple redundant design is In addition to the temperature gradient between the two components that systematic errors are difficult or impossible to detect. In addition, drift and aging effects are subject to a certain degree of randomness, so that it can not be ruled out that both temperature sensors have the same or similar error behavior over time. The magnitude comparison of both temperature readings would not reveal any irregularities in this case.
  • DE 10 2004 035 014 A1 proposes a construction with diverse redundancy.
  • This arrangement includes at least two sensor elements with temperature-dependent impedance, which are integrated thermally coupled within a sensor head.
  • the temperature-dependent impedances have different temperature / resistance characteristics, so the diversified
  • the object of the invention is to further improve the reliable temperature measurement while taking up space and in particular the manufacturing costs
  • the indicated object is achieved by a method with the features of claim 1, a method having the features of claim 2 and a pressure sensor with the features of claim 7.
  • the pressure sensor has a pressure measuring cell with at least one measuring transducer and a temperature measuring transducer designed as a diode, in particular a Zener diode, for detecting the temperature prevailing at the pressure measuring cell.
  • the diode is now operated alternately in the forward direction and in the reverse direction and thereby becomes a temperature-dependent
  • the adjustment procedure essentially involves the storage of the
  • Temperature characteristic of both the passing and the Zener voltage i. the behavior of the voltage over a temperature range which is typically between -40 ° C and + 125 ° C. With these stored characteristics, it is then possible to determine the associated temperature for each measured continuity and Zener voltage.
  • the zener diode thus works or acts as two redundant, diverse temperature sensors, since two components of this one component
  • Temperature information can be obtained.
  • the advantage of this is that with a Zener diode, these two properties are combined in a semiconductor crystal and thus a temperature gradient is negligible.
  • Zener diode instead of a Zener diode also a circuit network - eg transistor with resistors - used which is then used as a bipolar. The alternative may be necessary for a more accurate temperature measurement or for a larger temperature range.
  • a pressure value p1 which is compensated with the temperature determined by the forward voltage, from the pressure value measured by the pressure measuring cell, and from the pressure value measured by the pressure measuring cell to form a pressure value p2, which is compensated with the temperature determined by the Zener voltage.
  • Pressure values are compared. This has the advantage that there is already a further processable signal, if the comparison does not give any irregularities, and any irregularities during the temperature compensation can be monitored with.
  • the lookup table is stored in a microcontroller, for example in an EEPROM.
  • the microcontroller has two ports, one acting as an input and the other as an output.
  • the microcontroller has three ports, two acting as an output and one as an input.
  • One of the outputs works advantageously as an inverter. In this way, it is possible to take advantage of the available voltage range of typically 0V to 5V to a greater extent. Thus Zener diodes with a higher zener voltage than the temperature measuring element are also possible.
  • the object is further achieved by a pressure sensor in which
  • the temperature detection diode is connected to a microcontroller, the diode via its I / O port with a
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a pressure measuring cell with a Zener diode as
  • Figure 2 shows a second embodiment of a pressure measuring cell with a Zener diode as
  • FIG. 3 shows a measuring circuit for reliable temperature detection
  • Figure 4 shows the voltage waveforms at I / O pin and A / D input pin of
  • Figure 5 shows a measuring circuit with two voltage sources
  • FIG. 6 shows a measuring circuit with a voltage source.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a pressure measuring cell 1 with a Zener diode D1 as a temperature sensor.
  • the pressure measuring cell 1 consists of a ceramic base body 4 with a membrane against which the pressure to be measured is applied. Such measuring cells are well known and require no further description at this point.
  • On the upper side of the ceramic base body 4 is spaced apart a component carrier 3 for receiving the evaluation of the capacity change necessary electronic circuit 2.
  • the component carrier 3 is designed as a board or also made of ceramic. The spacing is effected by the Kunststoffuspins, through which the evaluation circuit 2 with the
  • Capacitance change measuring electrodes is connected.
  • the pressure measuring cell 1 is influenced by the surrounding temperature. Even if the temperature in Fig. 1 is indicated only by the arrow from below, so nevertheless completely surrounds the measuring cell 1. But since a change in temperature predominantly emanates from the medium to be measured, the arrow was drawn on the underside. Ultimately, a temperature change affects that
  • Temperature sensor as close as possible to the measuring cell.
  • the temperature sensor is designed as a Zener diode D1 and is located on the underside of the component carrier. 3
  • FIG. 2 shows a second embodiment of a pressure measuring cell 1 with a Zener diode D1 as a temperature sensor. Instead, the entire evaluation circuit 2 together with the Zener diode D1 is located on the upper side of the ceramic base body 4. Otherwise, the measuring cell 1 is comparable to the measuring cell known from FIG.
  • FIG. 3 shows a schematic diagram of how a measuring circuit for
  • Microcontroller 10 is a square wave signal.
  • the resistor R1 serves as
  • the resistors R2 and R3 form a voltage divider for influencing the
  • R3 can also be designed as a voltage reference in the form of a diode.
  • the second, denoted by ADC port of the microcontroller 10 is an input at which received by the Zener diode D1 square wave signal is received, digitized and forwarded for further processing.
  • the appearance of the signals on the two ports is illustrated in the following FIG. 4.
  • the signal curve marked “A” in FIG. 4 depicts the rectangular signal generated by the microcontroller 10 and applied to the I / O port, while the lower diagram, labeled "B", represents the modified signal at the ADC input of the MicroController 10 represents.
  • VSS is at 0V and VCC at 5V.
  • the generated square wave alternates from OV to 5V.
  • the Zener diode D1 the signal is changed so that it only between the zener voltage U z and the
  • FIG. 5 shows a first exemplary embodiment for implementing the method according to the invention.
  • the two resistors R2 and R3 were replaced by two voltage sources of 2.5V each to avoid the losses occurring at the resistors.
  • the microcontroller 10 is operated at 5V, while the Zener diode D1 is at a potential of 2.5V. Accordingly, the Zener diode D1 can be dimensioned to about 2.4V.
  • the resistor R1 is as explained above a series resistor for limiting the current flowing through the Zener diode D1 current.
  • At the I / O port is a rectangular signal of 0-5V, which is alternately received at the ADC port of the microcontroller 10 according to the diagram in Fig.
  • Uz is equal to "1" and UF is "0". If the path for Uz is switched through, the amount for Uz is determined and compared with the stored temperature characteristic curve 12b.
  • This characteristic curve 12b was stored in a memory 11, for example an EEPROM, at the factory and represents the voltage curve of Uz over the temperature. UF is processed in the same way. If the path for UF is switched through, the amount for UF is determined and compared with the stored for U F temperature characteristic 12a, which is also stored in the memory 1 1.
  • Uz and UF are temperature-dependent, so that after the adjustment with the characteristic curves 12a, 12b the respectively measured temperature can be determined.
  • a memory 1 1 downstream comparator unit 13 the two determined temperature amounts are compared. If - in the frame an agreed tolerance - it is determined that the amounts are the same, this is an indication that the Z-diode D1 works correctly and that the determined amount can be further processed for temperature compensation.
  • Temperature measurement is not done correctly, which can be pointed out accordingly by a signal output, not shown, an optical and / or audible warning.
  • both characteristic curves 12a, 12b shown in FIG. 5 can each already output the pressure values corrected by the measured temperature, which are then compared in the comparator unit 13 in order to obtain information about the reliability of the temperature measurement.
  • the advantage here is that in the event that the difference between the two compared pressure values is zero, this pressure value can be passed on directly for further processing.
  • FIG. 6 shows a second exemplary embodiment for implementing the
  • the Zener diode D1 is applied in Fig. 6 with 5V. This increases the choice of Zener diodes since the Zener voltage can be in the range of 2V to 4.7V. Depending on how accurate the temperature measurement should be, Z-diodes with 1 mV / K or 2-3mV / K can be used, just to name two examples. The advantage of Zener diodes with greater Zener voltage is that the evaluable range increases and thus the characteristic curve is more accurate. The subsequent A / D conversion may then be at a lower resolution
  • the larger voltage range is achieved by the microcontroller 10 having a further output which outputs the rectangular signal applied exactly inverted at the first output. In this way, the edge height of the rectangular signal doubles. It can be dispensed with the second voltage source, so that only a voltage source with 5V is necessary. Receiving and Further processing of the signal is otherwise in the same way as in

Abstract

The invention illustrates and describes a method for checking the function of a pressure sensor for sensing the pressure prevailing in a medium, wherein the pressure sensor has a pressure measurement cell with at least one measuring transducer and a temperature measuring sensor which is in the form of a diode, in particular a zener diode, and is intended to sense the temperature prevailing in the pressure measurement cell, and such a pressure sensor. According to the invention, the diode is alternately operated in the forward direction and in the reverse direction and a temperature-dependent forward voltage or a temperature-dependent zener voltage is measured in this case. The two characteristic curves of the forward voltage and of the zener voltage against the temperature were previously stored in a look-up table in an adjustment procedure. The associated temperature from the look-up table is respectively associated with the two measured values of the forward and zener voltages and the difference between the two temperatures is then determined. If the value of zero is significantly exceeded or undershot, a defective function of the temperature measuring sensor can therefore be detected.

Description

Drucksensor und Verfahren zur Überprüfung der Funktion eines Drucksensors  Pressure sensor and method for checking the function of a pressure sensor
Die Erfindung betrifft einen Drucksensor für die Erfassung des in einem Medium vorherrschenden Drucks, wobei der Drucksensor eine Druckmesszelle mit wenigstens einem Messwandler und einem als Diode, insbesondere als Zener-Diode ausgeführten Temperaturmessaufnehmer zur Erfassung der an der Druckmesszelle herrschenden Temperatur aufweist, sowie ein Verfahren zur Überprüfung der Funktion eines Drucksensors. The invention relates to a pressure sensor for detecting the pressure prevailing in a medium, wherein the pressure sensor comprises a pressure measuring cell with at least one transducer and a temperature sensor designed as a diode, in particular as a Zener diode for detecting the temperature prevailing at the pressure measuring cell, and a method for Checking the function of a pressure sensor.
Drucksensoren werden in vielen Industriebereichen zur Druckmessung eingesetzt, wobei der kapazitive Drucksensor eine typische Ausführung ist. Kapazitive Pressure sensors are used in many industries for pressure measurement, with the capacitive pressure sensor being a typical design. capacitive
Drucksensoren weisen häufig eine keramische Druckmesszelle, als Messwandler für den Prozessdruck, und eine Auswerteelektronik zur Signalverarbeitung auf. Pressure sensors often have a ceramic pressure measuring cell, as a transducer for the process pressure, and an evaluation for signal processing.
Bei der Druckmessung soll häufig der Druck innerhalb eines an eine Messzelle angrenzenden Mediums erfasst werden. Die Messzelle ist Bestandteil des In pressure measurement, the pressure within a medium adjacent to a measuring cell is often to be detected. The measuring cell is part of the
Messgeräts und besteht typischerweise aus einem keramischen Grundkörper und einer Membran, wobei zwischen dem Grundkörper und der Membran ein Glaslotring angeordnet ist. Der sich dadurch ergebende Hohlraum zwischen Grundkörper und Membran ermöglicht die längsgerichtete Beweglichkeit der Membran infolge eines Druckeinflusses. An der Unterseite der Membran und an der gegenüberliegenden Oberseite des Grundkörpers sind jeweils Elektroden vorgesehen, die zusammen einen Messkondensator bilden. Durch Druckeinwirkung kommt es zu einer Measuring device and typically consists of a ceramic body and a membrane, wherein between the base body and the membrane, a glass solder ring is arranged. The resulting cavity between the body and membrane allows the longitudinal mobility of the membrane due to a pressure influence. On the underside of the membrane and on the opposite upper side of the main body electrodes are provided, which together form a measuring capacitor. By pressure it comes to a
Verformung der Membran, was eine Kapazitätsänderung des Messkondensators zur Folge hat. Mit Hilfe einer Auswerteeinheit wird die Kapazitätsänderung erfasst und in einen Druckmesswert umgewandelt. In der Regel dienen diese Drucksensoren zur Überwachung oder Steuerung von Prozessen. Sie sind deshalb häufig mit übergeordneten Steuereinheiten (SPS) verbunden. Deformation of the membrane, resulting in a capacitance change of the measuring capacitor. With the aid of an evaluation unit, the capacitance change is detected and converted into a pressure measurement value. Typically, these pressure sensors are used to monitor or control processes. They are therefore often connected to higher-level control units (PLC).
Messzellen und Messgeräte dieser Art sind seit längerem bekannt und werden beispielsweise in vielen Bereichen der Prozessmesstechnik zur messtechnischen Prozessbeobachtung eingesetzt. Derartige Messgeräte werden von der Anmelderin bspw. unter den Gerätebezeichnungen PNxx und Plxx hergestellt und in Verkehr gebracht. Die Messbereiche gehen derzeit üblicherweise bis 600 bar. Measuring cells and measuring devices of this type have been known for a long time and are used, for example, in many areas of process measuring technology for metrological process monitoring. Such measuring devices are manufactured by the applicant, for example, under the device names PNxx and Plxx and placed on the market. The measuring ranges are currently usually up to 600 bar.
Auch bei der Druckmessung der in Rede stehenden Art spielt der Temperatureinfiuss auf das Messergebnis eine große Rolle. Die bei der Druckmessung ausgewertete Kapazitätsänderung ist auch abhängig von der Permittivität des Mediums, das sich innerhalb des Keramikkörpers und damit zwischen den Elektroden befindet. Also in the pressure measurement of the type in question, the temperature infiuence on the measurement result plays a major role. The evaluated in the pressure measurement Capacity change is also dependent on the permittivity of the medium, which is located within the ceramic body and thus between the electrodes.
Üblicherweise ist dieses Medium Luft. Durch eine Temperaturänderung kann sich diese Permittivitätszahl ändern, wodurch eine Druckänderung festgestellt wird, deren tatsächlicher Betrag vom gemessenen Wert abweichen kann. Bspw. kann die tatsächliche Druckänderung Null betragen, während das Messgerät eine Usually this medium is air. By a temperature change, this permittivity may change, whereby a pressure change is detected, the actual amount may differ from the measured value. For example. For example, the actual pressure change may be zero while the meter is reading
Druckänderung feststellt. Determines pressure change.
Aufgrund dessen muss der Messwandler temperaturkompensiert werden, d.h. der Anteil der in der unmittelbaren Umgebung des Wandlers herrschenden Temperatur muss aus dem gemessenen Kapazitätswert bzw. Spannungs- oder Stromwert herausgerechnet werden, so dass alle Messwerte ohne Temperatureinfluss miteinander vergleichbar sind. Because of this, the transducer must be temperature compensated, i. the proportion of the temperature prevailing in the immediate vicinity of the converter must be taken out of the measured capacitance value or voltage or current value, so that all measured values without temperature influence are comparable with each other.
Hierfür kann ein Temperaturmessaufnehmer auf der Messzelle vorgesehen werden. Als Temperaturmessaufnehmer kommt zumeist ein NTC- oder PTC- Temperaturfühler infrage, bspw. ein als Pt100-Widerstandsthermometer For this purpose, a temperature sensor can be provided on the measuring cell. As a temperature sensor is usually an NTC or PTC temperature probe in question, for example, as a Pt100 resistance thermometer
ausgeführtes Thermistorbauelement. In einer Auswerteeinheit, z.B. einem executed thermistor device. In an evaluation unit, e.g. one
MikroController, kann dann rechnerisch der gemessene Druckwert um den Microcontroller, then can mathematically the measured pressure value to the
Fehlereinfluss der Temperatur bereinigt werden. Error influence of the temperature are cleaned up.
Problematisch ist nun allerdings, dass der Temperaturfühler nicht immer zuverlässig misst, bspw. können sich über eine längere Betriebsdauer Alterungserscheinungen einstellen. Insgesamt ist festzustellen, dass Temperaturfühler Drift- und However, the problem now is that the temperature sensor does not always measure reliably, for example, aging can occur over a longer service life. Overall, it can be seen that temperature sensors drift and
Degradationseffekten unterliegen, die zu einer Falschmessung der Temperatur und damit zu einer falschen Kompensation des gemessenen Druckwerts führen können. Um also eine zuverlässige Kompensation der Druckwerte durchzuführen ist eine zuverlässige Temperaturmessung notwendig. Insbesondere bei Degradation effects are subject, which can lead to a false measurement of the temperature and thus to an incorrect compensation of the measured pressure value. In order to perform a reliable compensation of the pressure values, a reliable temperature measurement is necessary. Especially at
sicherheitsorientierten Anwendungen, kommt es auf eine sichere safety-oriented applications, it comes down to a safe
Temperaturerfassung an bzw. müssen Fehler in der Temperaturerfassung sicher erkannt werden. Temperature detection or errors in the temperature detection must be detected safely.
Eine übliche Methode zur permanenten Überprüfung des Temperaturfühlers ist ein redundanter Aufbau. Die Messwerte von zumindest zwei Temperaturfühlern werden betragsmäßig miteinander verglichen und bei entsprechend großer Abweichung wird eine Fehlfunktion erkannt. Ein Nachteil dieses einfachen redundanten Aufbaus ist neben dem Temperaturgradienten zwischen den beiden Bauteilen, dass systematische Fehler nicht oder nur schwer erkannt werden können. Außerdem unterliegen Drift- und Alterungseffekte einer gewissen Zufälligkeit, so dass nicht ausgeschlossen werden kann, dass beide Temperaturfühler über die Zeit ein gleich- oder ähnlich gelagertes Fehlerverhalten aufweisen. Das betragsmäßige Vergleichen beider Temperaturmesswerte würde in diesem Fall keine Unregelmäßigkeiten erkennen lassen. A common method for permanently checking the temperature sensor is a redundant design. The measured values of at least two temperature sensors are compared in terms of magnitude and a malfunction is detected with a correspondingly large deviation. A disadvantage of this simple redundant design is In addition to the temperature gradient between the two components that systematic errors are difficult or impossible to detect. In addition, drift and aging effects are subject to a certain degree of randomness, so that it can not be ruled out that both temperature sensors have the same or similar error behavior over time. The magnitude comparison of both temperature readings would not reveal any irregularities in this case.
Aus diesem Grund schlägt die DE 10 2004 035 014 A1 einen Aufbau mit diversitärer Redundanz vor. Diese Anordnung beinhaltet mindestens zwei Sensorelemente mit temperaturabhängiger Impedanz, die innerhalb eines Sensorkopfs thermisch gekoppelt integriert sind. Dabei weisen die temperaturabhängigen Impedanzen unterschiedliche Temperatur-/Widerstandskennlinien, um so die diversitäre For this reason, DE 10 2004 035 014 A1 proposes a construction with diverse redundancy. This arrangement includes at least two sensor elements with temperature-dependent impedance, which are integrated thermally coupled within a sensor head. In this case, the temperature-dependent impedances have different temperature / resistance characteristics, so the diversified
Redundanz der Fühlerelemente zu gewährleisten. Durch den diversitären Aufbau in Kombination mit einer Redundanz können nun systematische Fehler sowie Drift- und Alterungseffekte zuverlässig erkannt werden. Nachteilig ist allerdings - wie bei jedem redundanten Aufbau - die höheren Herstellkosten, die sich durch die zusätzlichen Bauteile und elektrische Verbindungen ergeben. To ensure redundancy of the sensor elements. Due to the diverse structure in combination with redundancy, systematic errors as well as drift and aging effects can now be reliably detected. However, the disadvantage is - as with any redundant structure - the higher manufacturing costs resulting from the additional components and electrical connections.
Aufgabe der Erfindung ist es, die zuverlässige Temperaturmessung weiter zu verbessern und dabei Platzbedarf und insbesondere die Herstellkosten zu The object of the invention is to further improve the reliable temperature measurement while taking up space and in particular the manufacturing costs
verringern. reduce.
Die aufgezeigte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 2 sowie einem Drucksensor mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Vorteilhafte The indicated object is achieved by a method with the features of claim 1, a method having the features of claim 2 and a pressure sensor with the features of claim 7. Advantageous
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Embodiments of the invention are specified in the subclaims.
Erfindungsgemäß weist der Drucksensor eine Druckmesszelle mit wenigstens einem Messwandler und einem als Diode, insbesondere als Zener-Diode ausgeführten Temperaturmessaufnehmer zur Erfassung der an der Druckmesszelle herrschenden Temperatur auf. Die Diode wird nun abwechselnd in Durchlassrichtung und in Sperrrichtung betrieben und dabei wird eine temperaturabhängige According to the invention, the pressure sensor has a pressure measuring cell with at least one measuring transducer and a temperature measuring transducer designed as a diode, in particular a Zener diode, for detecting the temperature prevailing at the pressure measuring cell. The diode is now operated alternately in the forward direction and in the reverse direction and thereby becomes a temperature-dependent
Durchgangsspannung bzw. eine temperaturabhängige Zenerspannung gemessen. In einer vorherigen Abgleichprozedur wurden die Temperaturkennlinien von Continuity voltage or a temperature-dependent Zener voltage measured. In a previous calibration procedure, the temperature characteristics of
Durchgangs- und Zenerspannung in einer Lookup-Tabelle abgelegt, so dass im laufenden Betrieb den beiden gemessenen Werten von Durchgangs- und Zenerspannung jeweils die dazugehörige Temperatur aus der Lookup-Tabelle zugeordnet werden kann. Wenn nun die Differenz der beiden Temperaturbeträge aus der Lookup-Tabelle zueinander bestimmt wird, kann bei signifikanter Über- oder Unterschreitung des Wertes Null eine fehlerhafte Funktion des Continuity and Zener voltage stored in a lookup table, so that in current operation can be assigned to the two measured values of continuity and Zener voltage in each case the corresponding temperature from the lookup table. Now, if the difference between the two temperature amounts from the lookup table to each other is determined, can significantly overrun or undershoot the value zero, an erroneous function of
Temperaturmessaufnehmers und damit des Drucksensors erkannt werden. Temperature sensor and thus the pressure sensor can be detected.
Die Abgleichprozedur beinhaltet dabei im Wesentlichen das Abspeichern der The adjustment procedure essentially involves the storage of the
Temperaturkennlinie sowohl der Durchgangs- als auch der Zenerspannung, d.h. das Verhalten der Spannung über einem Temperaturbereich, welcher typischerweise zwischen -40 °C und +125°C liegt. Mit diesen abgespeicherten Kennlinien ist es dann möglich, zu jeder gemessenen Durchgangs- und Zenerspannung die jeweils zugehörige Temperatur zu ermitteln. Temperature characteristic of both the passing and the Zener voltage, i. the behavior of the voltage over a temperature range which is typically between -40 ° C and + 125 ° C. With these stored characteristics, it is then possible to determine the associated temperature for each measured continuity and Zener voltage.
Das Wesentliche dabei ist, dass Durchgangs- und Zenerspannung jeweils The essential thing is that continuity and Zener voltage each
unterschiedliche Temperaturabhängigkeiten und damit unterschiedliche different temperature dependencies and thus different
Temperaturkennlinien haben. Die Zener-Diode arbeitet bzw. wirkt somit wie zwei redundant, diversitäre Temperaturfühler, da aus diesem einen Bauteil zwei Have temperature characteristics. The zener diode thus works or acts as two redundant, diverse temperature sensors, since two components of this one component
Temperaturinformationen gewonnen werden können. Der Vorteil dabei besteht darin, dass bei einer Zener-Diode diese zwei Eigenschaften in einem Halbleiterkristall vereint sind und somit ein Temperaturgradient vernachlässigbar ist. Temperature information can be obtained. The advantage of this is that with a Zener diode, these two properties are combined in a semiconductor crystal and thus a temperature gradient is negligible.
Werden durch Umweltbedingungen, z.B. Hitze, Strahlung, EMV oder Alterung, die Eigenschaften des Bauteils verändert, wird sich dadurch auch deren Are caused by environmental conditions, e.g. Heat, radiation, EMC or aging, which changes the properties of the component, will thereby also their
Temperatureigenschaft unterschiedlich ändern, d.h. die Temperaturkennlinien von Durchgangs- und Zenerspannung verändern sich nicht im gleichen Maße sondern unterschiedlich. Ändert sich auch nur die Eigenschaft bei einer Polarität, werden den gemessenen Werten von Durchgangs- und Zenerspannung jeweils unterschiedliche Temperaturwerte zugeordnet, was beim letzten Verfahrensschritt, dem Vergleich der beiden Temperaturwerte, auffällt. Dadurch ist eine unsichere Temperaturbestimmung detektierbar. Change temperature property differently, i. the temperature characteristics of continuity and zener voltage do not change to the same extent but differently. If only the characteristic changes with one polarity, the measured values of through and zener voltage are each assigned different temperature values, which is noticeable in the last method step, the comparison of the two temperature values. As a result, an uncertain temperature determination can be detected.
Statt einer Z-Diode kann auch ein anderes elektronisches Bauelement eingesetzt werden, mit den Voraussetzungen, dass dessen thermische Eigenschaften möglichst unterschiedlich in beiden Polrichtungen sind. Beispielsweise kann anstatt einer Z- Diode auch ein Schaltungsverbund - z.B. Transistor mit Widerständen - verwendet werden, der dann als Zweipol verwendet wird. Die Alternative kann nötig sein für eine genauere Temperaturmessung bzw. für einen größeren Temperaturbereich. Instead of a Zener diode, it is also possible to use another electronic component, with the prerequisites that its thermal properties are as different as possible in both polar directions. For example, instead of a Zener diode also a circuit network - eg transistor with resistors - used which is then used as a bipolar. The alternative may be necessary for a more accurate temperature measurement or for a larger temperature range.
Alternativ zur zuvor vorgeschlagenen Ausgestaltung, die beiden Temperaturbeträge miteinander zu vergleichen, ist erfindungsgemäß auch vorgesehen, aus dem von der Druckmesszelle gemessenen Druckwert ein Druckwert p1 zu bilden, der mit der über die Durchlassspannung ermittelten Temperatur kompensiert ist, und aus dem von der Druckmesszelle gemessenen Druckwert ein Druckwert p2 zu bilden, der mit der über die Zenerspannung ermittelten Temperatur kompensiert ist. Jetzt wird die Differenz der beiden temperaturkompensierten Druckwerte p1 und p2 zueinander bestimmt. Bei signifikanter Über- oder Unterschreitung des Wertes Null kann eine fehlerhafte Funktion des Temperaturmessaufnehmers und damit des Drucksensors erkannt werden. Der Unterschied besteht demnach darin, dass bei der As an alternative to the previously proposed embodiment, to compare the two temperature amounts with one another, it is also provided to form a pressure value p1, which is compensated with the temperature determined by the forward voltage, from the pressure value measured by the pressure measuring cell, and from the pressure value measured by the pressure measuring cell to form a pressure value p2, which is compensated with the temperature determined by the Zener voltage. Now the difference between the two temperature-compensated pressure values p1 and p2 is determined. In the event of a significant overshoot or undershoot of the value zero, a faulty function of the temperature measuring transducer and thus of the pressure sensor can be detected. The difference is therefore that in the
Alternativlösung nicht die Temperaturbeträge miteinander verglichen werden, sondern der gemessene Druckwert jeweils bereits mit den beiden ermittelten Alternative solution not the temperature amounts are compared with each other, but the measured pressure value in each case already determined with the two
Temperaturwerten kompensiert wird und anschließend die kompensierten Temperature values is compensated and then the compensated
Druckwerte miteinander verglichen werden. Das hat den Vorteil, dass bereits ein weiterverarbeitbares Signal vorliegt, wenn der Vergleich keine Unregelmäßigkeiten ergibt, und etwaige Unregelmäßigkeiten während der Temperaturkompensation mit überwacht werden können. Pressure values are compared. This has the advantage that there is already a further processable signal, if the comparison does not give any irregularities, and any irregularities during the temperature compensation can be monitored with.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Lookup- Tabelle in einem MikroController abgelegt ist, bspw. in einem EEPROM. In einer ersten Alternative weist der MikroController zwei Anschlüsse auf, wobei einer als Eingang und der andere als Ausgang fungiert. In einer zweiten Alternative weist der MikroController drei Anschlüsse auf, wobei zwei als Ausgang und einer als Eingang fungiert. Einer der Ausgänge arbeitet dabei vorteilhafterweise als Inverter. Auf diese Weise ist es möglich, den zur Verfügung stehenden Spannungsbereich von typischerweise 0V bis 5V im größeren Maße auszunutzen. Somit sind auch Z-Dioden mit höherer Zenerspannung als Temperaturmesselement möglich. In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the lookup table is stored in a microcontroller, for example in an EEPROM. In a first alternative, the microcontroller has two ports, one acting as an input and the other as an output. In a second alternative, the microcontroller has three ports, two acting as an output and one as an input. One of the outputs works advantageously as an inverter. In this way, it is possible to take advantage of the available voltage range of typically 0V to 5V to a greater extent. Thus Zener diodes with a higher zener voltage than the temperature measuring element are also possible.
Die Aufgabe wird des Weiteren gelöst durch einen Drucksensor, bei dem The object is further achieved by a pressure sensor in which
erfindungsgemäß die für die Temperaturerfassung vorgesehene Diode mit einem MikroController verbunden ist, der die Diode über seinen I/O-Port mit einem According to the invention provided for the temperature detection diode is connected to a microcontroller, the diode via its I / O port with a
Wechselspannungssignal beaufschlagt und dieses Wechselspannungssignal vom MikroController wieder empfangen wird. Dabei wird sowohl das gesendete als auch das empfangene Wechselspannungssignal jeweils zur Kompensation des Temperatureinflusses auf den durch die Druckmesszelle ermittelten Druckwert herangezogen. Mittels der zuvor beschriebenen Verfahren kann nun eine fehlerhafte Funktion des Temperaturmessaufnehmers, d.h. der Diode erkannt werden. AC signal applied and this AC signal is received by the microcontroller again. It will be both the sent and the the received alternating voltage signal in each case used to compensate for the influence of temperature on the pressure value determined by the pressure measuring cell. By means of the method described above, a faulty function of the temperature measuring transducer, ie the diode can now be detected.
Nachfolgend wird die Erfindung im Zusammenhang mit Figuren anhand von The invention will be described in connection with figures with reference to FIG
Ausführungsbeispielen näher erläutert. Embodiments explained in more detail.
Es zeigen: Show it:
Figur 1 eine erste Ausführung einer Druckmesszelle mit einer Z-Diode als 1 shows a first embodiment of a pressure measuring cell with a Zener diode as
Temperaturaufnehmer,  temperature sensor,
Figur 2 eine zweite Ausführung einer Druckmesszelle mit einer Z-Diode als Figure 2 shows a second embodiment of a pressure measuring cell with a Zener diode as
Temperaturaufnehmer,  temperature sensor,
Figur 3 eine Messschaltung zur sicheren Temperaturerfassung, FIG. 3 shows a measuring circuit for reliable temperature detection;
Figur 4 die Spannungsverläufe an I/O-Pin und A/D-Eingangspin des Figure 4 shows the voltage waveforms at I / O pin and A / D input pin of
MikroControllers,  microcontroller,
Figur 5 eine Messschaltung mit zwei Spannungsquellen und Figure 5 shows a measuring circuit with two voltage sources and
Figur 6 eine Messschaltung mit einer Spannungsquelle. 6 shows a measuring circuit with a voltage source.
In den nachfolgenden Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Teile mit gleicher Bedeutung. In the following figures, unless otherwise stated, like reference numerals designate like parts with the same meaning.
In Figur 1 ist eine erste Ausführung einer Druckmesszelle 1 mit einer Z-Diode D1 als Temperaturaufnehmer dargestellt. Die Druckmesszelle 1 besteht aus einem keramischen Grundkörper 4 mit einer Membran, an der der zu messende Druck anliegt. Derartige Messzellen sind hinlänglich bekannt und bedürfen an dieser Stelle keiner weiteren Beschreibung. Auf der Oberseite des keramischen Grundkörpers 4 befindet sich beabstandet ein Bauteilträger 3 zur Aufnahme der zur Auswertung der Kapazitätsänderung notwendigen elektronischen Schaltung 2. Der Bauteilträger 3 ist als Platine oder ebenfalls aus Keramik ausgeführt. Die Beabstandung erfolgt durch die Kontaktierungspins, durch die die Auswerteschaltung 2 mit den die FIG. 1 shows a first embodiment of a pressure measuring cell 1 with a Zener diode D1 as a temperature sensor. The pressure measuring cell 1 consists of a ceramic base body 4 with a membrane against which the pressure to be measured is applied. Such measuring cells are well known and require no further description at this point. On the upper side of the ceramic base body 4 is spaced apart a component carrier 3 for receiving the evaluation of the capacity change necessary electronic circuit 2. The component carrier 3 is designed as a board or also made of ceramic. The spacing is effected by the Kontaktierungspins, through which the evaluation circuit 2 with the
Kapazitätsänderung messenden Elektroden verbunden ist. Capacitance change measuring electrodes is connected.
Die Druckmesszelle 1 wird von der sie umgebenden Temperatur beeinflusst. Auch wenn die Temperatur in Fig. 1 nur durch den Pfeil von unten angedeutet ist, so umgibt sie die Messzelle 1 dennoch vollständig. Da aber eine Temperaturänderung überwiegend von dem zu messenden Medium ausgeht, wurde der Pfeil an der Unterseite gezeichnet. Letztlich beeinflusst eine Temperaturänderung das The pressure measuring cell 1 is influenced by the surrounding temperature. Even if the temperature in Fig. 1 is indicated only by the arrow from below, so nevertheless completely surrounds the measuring cell 1. But since a change in temperature predominantly emanates from the medium to be measured, the arrow was drawn on the underside. Ultimately, a temperature change affects that
Messergebnis, weil sich dadurch u.a. die mechanische Ausdehnung bzw. Measurement result, because thereby u.a. the mechanical expansion or
Einspannung der Messzelle ändert. Aus diesem Grund muss der Clamping of the measuring cell changes. For this reason, the must
Temperaturaufnehmer möglichst nahe an der Messzelle befinden. In Fig. 1 ist der Temperaturaufnehmer als Zener-Diode D1 ausgeführt und befindet sich an der Unterseite des Bauteilträgers 3. Temperature sensor as close as possible to the measuring cell. In Fig. 1, the temperature sensor is designed as a Zener diode D1 and is located on the underside of the component carrier. 3
In Figur 2 ist eine zweite Ausführung einer Druckmesszelle 1 mit einer Z-Diode D1 als Temperaturaufnehmer dargestellt. Bei dieser Ausführung entfällt der Bauteilträger 3. Stattdessen befindet sich die gesamte Auswerteschaltung 2 mitsamt der Zener- Diode D1 auf der Oberseite des keramischen Grundkörpers 4. Ansonsten ist die Messzelle 1 mit der aus Fig. 1 bekannten Messzelle vergleichbar. FIG. 2 shows a second embodiment of a pressure measuring cell 1 with a Zener diode D1 as a temperature sensor. Instead, the entire evaluation circuit 2 together with the Zener diode D1 is located on the upper side of the ceramic base body 4. Otherwise, the measuring cell 1 is comparable to the measuring cell known from FIG.
In Figur 3 ist eine Prinzipskizze abgebildet, wie eine Messschaltung zur FIG. 3 shows a schematic diagram of how a measuring circuit for
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens aussehen könnte. Im Mittelpunkt steht die Zener-Diode D1 und der MikroController 10. An dem I/O-Port des Implementation of the method according to the invention could look like. At the center is the Zener diode D1 and the microcontroller 10. At the I / O port of the
MikroControllers 10 liegt ein Rechtecksignal an. Der Widerstand R1 dient als Microcontroller 10 is a square wave signal. The resistor R1 serves as
Vorwiderstand zur Begrenzung des durch die Z-Diode D1 fließenden Stromes. Die Widerstände R2 und R3 bilden einen Spannungsteiler zur Beeinflussung der Series resistor for limiting the current flowing through the Zener diode D1 current. The resistors R2 and R3 form a voltage divider for influencing the
Durchlassspannung, wobei R3 auch als Spannungsreferenz in Form einer Diode ausgeführt sein kann. Forward voltage, wherein R3 can also be designed as a voltage reference in the form of a diode.
Der zweite, mit ADC bezeichnete Port des MikroControllers 10 ist ein Eingang, an dem das durch die Z-Diode D1 veränderte Rechtecksignal empfangen, digitalisiert und zur weiteren Verarbeitung weitergeleitet wird. Wie die Signale an den beiden Ports aussehen, wird in der nachfolgenden Fig. 4 veranschaulicht. Die dargestellte Schaltung stellt wie erwähnt nur eine Prinzipskizze zur Verdeutlichung des The second, denoted by ADC port of the microcontroller 10 is an input at which received by the Zener diode D1 square wave signal is received, digitized and forwarded for further processing. The appearance of the signals on the two ports is illustrated in the following FIG. 4. The circuit shown, as mentioned, only a schematic diagram to illustrate the
Verfahrens dar, weil sich in dieser Ausführung an den beiden Widerständen R2 und R3 hohe Verluste ergeben. Eine Verbesserung stellt die in Fig. 5 dargestellte Method is because in this embodiment, high losses occur at the two resistors R2 and R3. An improvement is shown in FIG
Alternative mit zwei Spannungsquellen dar. Alternative with two voltage sources.
Der mit„A" gekennzeichnete Signalverlauf in Fig. 4 bildet das vom MikroController 10 generierte und am I/O-Port anliegende Rechtecksignal ab, während das untere Diagramm, mit„B" bezeichnet, das veränderte Signal am ADC-Eingang des MikroControllers 10 darstellt. VSS liegt bspw. auf 0V und VCC auf 5V. Das generierte Rechtecksignal alterniert von OV bis 5V. Durch die Z-Diode D1 wird das Signal derart verändert, dass es nur noch zwischen der Zenerspannung Uz und der The signal curve marked "A" in FIG. 4 depicts the rectangular signal generated by the microcontroller 10 and applied to the I / O port, while the lower diagram, labeled "B", represents the modified signal at the ADC input of the MicroController 10 represents. For example, VSS is at 0V and VCC at 5V. The generated square wave alternates from OV to 5V. By the Zener diode D1, the signal is changed so that it only between the zener voltage U z and the
Durchlassspannung UF alterniert, wobei UF die untere und Uz die obere Begrenzung darstellt. Bei umgedrehter Polarität der Z-Diode D1 sind„High" und„Low" vertauscht, d.h. UF stellt dann die obere und Uz die untere Begrenzung dar. Abhängig von der durch die Zener-Diode D1„gemessenen" Temperatur verändern sich nun die jeweiligen Schulterhöhen des Signals. Forward voltage U F alternates, where U F represents the lower and U z represents the upper limit. When the polarity of the Zener diode D1 is reversed, "high" and "low" are interchanged, ie UF then represents the upper limit and Uz the lower limit. Depending on the temperature "measured" by the Zener diode D1, the respective shoulder heights now change the signal.
Figur 5 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Im Gegensatz zu der in Fig. 3 gezeigten Messschaltung wurden die zwei Widerstände R2 und R3 durch zwei Spannungsquellen von je 2,5V ersetzt, um die an den Widerständen auftretenden Verluste zu vermeiden. Der MikroController 10 wird mit 5V betrieben, während die Z-Diode D1 auf einem Potential von 2,5V liegt. Dementsprechend ist die Z-Diode D1 bis etwa 2,4V dimensionierbar. Der Widerstand R1 ist wie oben erläutert ein Vorwiderstand zur Begrenzung des durch die Z-Diode D1 fließenden Stromes. Am I/O-Port liegt ein Rechtecksignal von 0-5V an, das entsprechend dem Diagramm in Fig. 4 von UF bis Uz alternierend am ADC-Port des MikroControllers 10 empfangen wird. Das Signal wird in einem A/D-Wandler digitalisiert. Abhängig vom Takt des ursprünglich generierten Rechtecksignals wird abwechselnd ein Schalter für„High" bzw. logisch„1 " und für„Low" bzw. logisch„0" betätigt. Dies soll durch die gestrichelte Linie angedeutet werden. FIG. 5 shows a first exemplary embodiment for implementing the method according to the invention. In contrast to the measuring circuit shown in Fig. 3, the two resistors R2 and R3 were replaced by two voltage sources of 2.5V each to avoid the losses occurring at the resistors. The microcontroller 10 is operated at 5V, while the Zener diode D1 is at a potential of 2.5V. Accordingly, the Zener diode D1 can be dimensioned to about 2.4V. The resistor R1 is as explained above a series resistor for limiting the current flowing through the Zener diode D1 current. At the I / O port is a rectangular signal of 0-5V, which is alternately received at the ADC port of the microcontroller 10 according to the diagram in Fig. 4 from UF to Uz. The signal is digitized in an A / D converter. Depending on the clock of the originally generated square wave signal, a switch for "high" or logic "1" and for "low" or logical "0" is alternately actuated. This should be indicated by the dashed line.
In der hier gezeigten Polarität der Z-Diode D1 liegt entsprechend Uz auf „1 " und UF auf „0". Wenn der Pfad für Uz durchgeschaltet ist, wird der Betrag für Uz ermittelt und mit der hinterlegten Temperaturkennlinie 12b abgeglichen. Diese Kennlinie 12b wurde in einem Speicher 1 1 , bspw. ein EEPROM, werkseitig hinterlegt und stellt den Spannungsverlauf von Uz über der Temperatur dar. In gleicher Weise wird UF verarbeitet. Wenn der Pfad für UF durchgeschaltet ist, wird der Betrag für UF ermittelt und mit der für UF hinterlegten Temperaturkennlinie 12a abgeglichen, welche ebenfalls in dem Speicher 1 1 hinterlegt ist. In the polarity of the Zener diode D1 shown here, Uz is equal to "1" and UF is "0". If the path for Uz is switched through, the amount for Uz is determined and compared with the stored temperature characteristic curve 12b. This characteristic curve 12b was stored in a memory 11, for example an EEPROM, at the factory and represents the voltage curve of Uz over the temperature. UF is processed in the same way. If the path for UF is switched through, the amount for UF is determined and compared with the stored for U F temperature characteristic 12a, which is also stored in the memory 1 1.
Wie bereits erläutert sind Uz und UF temperaturabhängig, sodass sich nach dem Abgleich mit den Kennlinien 12a, 12b die jeweils gemessene Temperatur ermitteln lässt. In einer dem Speicher 1 1 nachgeschalteten Vergleichereinheit 13 werden die beiden ermittelten Temperaturbeträge miteinander verglichen. Wenn - im Rahmen einer vereinbarten Toleranz - festgestellt wird, dass die Beträge gleich sind, ist dies ein Hinweis darauf, dass die Z-Diode D1 fehlerfrei arbeitet und dass der ermittelte Betrag zur Temperaturkompensation weiterverarbeitet werden kann. Sind die As already explained, Uz and UF are temperature-dependent, so that after the adjustment with the characteristic curves 12a, 12b the respectively measured temperature can be determined. In a memory 1 1 downstream comparator unit 13, the two determined temperature amounts are compared. If - in the frame an agreed tolerance - it is determined that the amounts are the same, this is an indication that the Z-diode D1 works correctly and that the determined amount can be further processed for temperature compensation. Are the
Beträge aber ungleich, ist das ein sicherer Hinweis darauf, dass die But unequal amounts, that is a sure indication that the
Temperaturmessung nicht fehlerfrei erfolgt ist, worauf entsprechend durch eine nicht gezeigte Signalausgabe einer optischen und/oder akustischen Warnung hingewiesen werden kann. Temperature measurement is not done correctly, which can be pointed out accordingly by a signal output, not shown, an optical and / or audible warning.
Die eigentliche Temperaturkompensation erfolgt dann entweder dadurch, dass aus einer weiteren Messwerttabelle ein von der gemessenen Temperatur abhängiger Korrekturwert entnommen wird, mit dem der gemessene Druck verrechnet wird, so dass der um den Temperaturfehler bereinigte, tatsächliche Druck ausgegeben werden kann. Alternativ dazu können auch beide in Fig. 5 dargestellten Kennlinien 12a, 12b jeweils bereits die um die gemessene Temperatur korrigierten Druckwerte ausgeben, die dann in der Vergleichereinheit 13 miteinander verglichen werden, um eine Aussage über die Zuverlässigkeit der Temperaturmessung zu erhalten. Vorteil hierbei ist, dass im Falle, dass die Differenz zwischen den beiden verglichenen Druckwerten gleich Null ist, dieser Druckwert unmittelbar zur weiteren Verarbeitung weitergegeben werden kann. The actual temperature compensation then takes place either by taking a correction value dependent on the measured temperature from a further measured value table, with which the measured pressure is calculated, so that the actual pressure adjusted by the temperature error can be output. Alternatively, both characteristic curves 12a, 12b shown in FIG. 5 can each already output the pressure values corrected by the measured temperature, which are then compared in the comparator unit 13 in order to obtain information about the reliability of the temperature measurement. The advantage here is that in the event that the difference between the two compared pressure values is zero, this pressure value can be passed on directly for further processing.
Figur 6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel zur Umsetzung des FIG. 6 shows a second exemplary embodiment for implementing the
erfindungsgemäßen Verfahrens. Im Unterschied zum vorherigen inventive method. Unlike the previous one
Ausführungsbeispiel wird die Z-Diode D1 in Fig. 6 mit 5V beaufschlagt. Dadurch vergrößert sich die Auswahl an Z-Dioden, da die Zenerspannung im Bereich von 2V bis 4,7 V liegen kann. Abhängig davon, wie genau die Temperaturmessung sein soll, können Z-Dioden mit 1 mV/K oder 2-3mV/K verwendet werden, um nur zwei Beispiele zu nennen. Der Vorteil von Z-Dioden mit größerer Zenerspannung ist, dass sich der auswertbare Bereich vergrößert und dadurch die Kennlinie genauer ist. Die nachfolgende A/-D-Wandlung kann dann mit einer geringeren Auflösung Embodiment, the Zener diode D1 is applied in Fig. 6 with 5V. This increases the choice of Zener diodes since the Zener voltage can be in the range of 2V to 4.7V. Depending on how accurate the temperature measurement should be, Z-diodes with 1 mV / K or 2-3mV / K can be used, just to name two examples. The advantage of Zener diodes with greater Zener voltage is that the evaluable range increases and thus the characteristic curve is more accurate. The subsequent A / D conversion may then be at a lower resolution
durchgeführt werden. be performed.
Der größere Spannungsbereich wird erreicht, indem der MikroController 10 einen weiteren Ausgang aufweist, der das am ersten Ausgang anliegende Rechtecksignal genau invertiert ausgibt. Auf diese Weise verdoppelt sich die Flankenhöhe des Rechtecksignals. Auf die zweite Spannungsquelle kann damit verzichtet werden, sodass nur eine Spannungsquelle mit 5V notwendig ist. Das Empfangen und Weiterverarbeiten des Signals erfolgt ansonsten in gleicher weise wie im The larger voltage range is achieved by the microcontroller 10 having a further output which outputs the rectangular signal applied exactly inverted at the first output. In this way, the edge height of the rectangular signal doubles. It can be dispensed with the second voltage source, so that only a voltage source with 5V is necessary. Receiving and Further processing of the signal is otherwise in the same way as in
Ausführungsbeispiel in Fig. 5, worauf hiermit zur Vermeidung von Wiederholungen Bezug genommen wird. Embodiment in Fig. 5, which is hereby referred to avoid repetition.

Claims

Ansprüche claims
1 . Verfahren zur Überprüfung der einwandfreien Funktion eines Drucksensors für die Erfassung des in einem Medium vorherrschenden Drucks, wobei der Drucksensor eine Druckmesszelle (1 ) mit wenigstens einem Messwandler und einem als Diode (D1 ), insbesondere als Zener-Diode ausgeführten 1 . Method for checking the proper functioning of a pressure sensor for detecting the pressure prevailing in a medium, the pressure sensor comprising a pressure measuring cell (1) with at least one measuring transducer and a diode (D1), in particular Zener diode
Temperaturmessaufnehmer zur Erfassung der an der Druckmesszelle (1 ) herrschenden Temperatur aufweist,  Temperature sensor for detecting the prevailing at the pressure measuring cell (1) temperature,
dadurch kennzeichnet, dass  characterized in that
- die Diode (D1 ) abwechselnd in Durchlassrichtung und in Sperrrichtung betrieben wird und dabei eine temperaturabhängige Durchgangsspannung bzw. eine temperaturabhängige Zenerspannung gemessen wird,  - The diode (D1) is operated alternately in the forward direction and in the reverse direction and thereby a temperature-dependent forward voltage or a temperature-dependent Zener voltage is measured,
- in einer Abgleichprozedur jeweils die Kennlinie (12a, 12b) von Durchlassund Zenerspannung über der Temperatur in einer Lookup-Tabelle (1 1 ) abgelegt worden sind,  in a calibration procedure, the characteristic curve (12a, 12b) of transmission and zener voltage have been stored above the temperature in a look-up table (11),
- den beiden gemessenen Werten von Durchgangs- und Zenerspannung jeweils die dazugehörige Temperatur aus der Lookup-Tabelle (1 1 ) zugeordnet wird, und  - the respective measured temperature from the lookup table (1 1) is assigned to the two measured values of through and zener voltage, and
- die Differenz der beiden Temperaturbeträge zueinander bestimmt und bei signifikanter Über- oder Unterschreitung des Wertes Null eine fehlerhafte Funktion des Temperaturmessaufnehmers erkannt wird.  - Determines the difference between the two temperature amounts to each other and when a significant overrun or undershoot of the value zero, a faulty function of the temperature sensor is detected.
2. Verfahren zur Überprüfung der einwandfreien Funktion eines Drucksensors für die Erfassung des in einem Medium vorherrschenden Drucks, wobei der Drucksensor eine Druckmesszelle (1 ) mit wenigstens einem Messwandler und einem als Diode (D1 ), insbesondere als Zener-Diode ausgeführten 2. A method for checking the proper functioning of a pressure sensor for detecting the pressure prevailing in a medium, wherein the pressure sensor comprises a pressure measuring cell (1) with at least one transducer and a diode (D1), in particular as a Zener diode
Temperaturmessaufnehmer zur Erfassung der an der Druckmesszelle (1 ) herrschenden Temperatur aufweist,  Temperature sensor for detecting the prevailing at the pressure measuring cell (1) temperature,
dadurch kennzeichnet, dass  characterized in that
- die Diode (D1 ) abwechselnd in Durchlassrichtung und in Sperrrichtung betrieben wird und dabei eine temperaturabhängige Durchgangsspannung bzw. eine temperaturabhängige Zenerspannung gemessen wird,  - The diode (D1) is operated alternately in the forward direction and in the reverse direction and thereby a temperature-dependent forward voltage or a temperature-dependent Zener voltage is measured,
- in einer Abgleichprozedur jeweils die Kennlinie (12a, 12b) von Durchlassund Zenerspannung über der Temperatur in einer Lookup-Tabelle (1 1 ) abgelegt worden sind, - den beiden gemessenen Werten von Durchgangs- und Zenerspannung jeweils die dazugehörige Temperatur aus der Lookup-Tabelle (1 1 ) zugeordnet wird, the characteristic curve (12a, 12b) of transmission and zener voltage over the temperature has been stored in a look-up table (11) in a calibration procedure, the respective measured temperature from the lookup table (11) is assigned to the two measured values of through and zener voltage,
- aus dem von der Druckmesszelle (1 ) gemessenen Druckwert ein Druckwert p1 gebildet wird, der mit der über die Durchlassspannung ermittelten  - From the pressure of the measuring cell (1) measured pressure value, a pressure value p1 is formed, which is determined with the on the forward voltage
Temperatur kompensiert ist,  Temperature is compensated,
- aus dem von der Druckmesszelle (1 ) gemessenen Druckwert ein Druckwert p2 gebildet wird, der mit der über die Zenerspannung ermittelten Temperatur kompensiert ist, und  - From the pressure of the measuring cell (1) measured pressure value, a pressure value p2 is formed, which is compensated with the temperature determined by the Zener voltage, and
- die Differenz der beiden temperaturkompensierten Druckwerte p1 , p2 zueinander bestimmt und bei signifikanter Über- oder Unterschreitung des Wertes Null eine fehlerhafte Funktion des Temperaturmessaufnehmers erkannt wird.  - Determines the difference between the two temperature-compensated pressure values p1, p2 to each other and in case of significant overrun or undershoot of the value zero, a faulty function of the temperature sensor is detected.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, 3. The method according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Lookup-Tabelle (1 1 ) in einem  characterized in that the lookup table (1 1) in one
MikroController (10) abgelegt ist.  Microcontroller (10) is stored.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 4. The method according to any one of claims 1 to 3,
dadurch gekennzeichnet, dass der MikroController (10) zwei Anschlüsse aufweist, wobei einer als Eingang und der andere als Ausgang fungiert.  characterized in that the microcontroller (10) has two terminals, one acting as an input and the other as an output.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 5. The method according to any one of claims 1 to 3,
dadurch gekennzeichnet, dass der MikroController (1 0) drei Anschlüsse aufweist, wobei zwei als Ausgang und einer als Eingang fungiert.  characterized in that the microcontroller (1 0) has three terminals, with two acting as an output and one as an input.
6. Verfahren nach Anspruch 5, 6. The method according to claim 5,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausgang des MikroControllers (10) als Inverter arbeitet.  characterized in that an output of the microcontroller (10) operates as an inverter.
7. Drucksensor, bestehend aus einer Druckmesszelle (1 ) mit wenigstens einem Messwandler und einem als Diode (D1 ), insbesondere als Zener-Diode ausgeführten Temperaturmessaufnehmer zur Erfassung der an der 7. Pressure sensor, consisting of a pressure measuring cell (1) with at least one transducer and a diode designed as a diode (D1), in particular as a Zener diode temperature sensor for detecting the at
Druckmesszelle (1 ) herrschenden Temperatur,  Pressure measuring cell (1) prevailing temperature,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Diode (D1 ) mit einem MikroController (10) verbunden ist, der die Diode (D1 ) über einen I/O-Port mit einem Wechselspannungssignal beaufschlagt und dieses Wechselspannungssignal vom MikroController (10) wieder empfangen wird, wobei sowohl das gesendete als auch das empfangene Wechselspannungssignal jeweils zur Kompensation des Temperatureinflusses auf den durch die Druckmesszelle (1 ) ermittelten Druckwert herangezogen wird. the diode (D1) is connected to a microcontroller (10) which applies an alternating voltage signal to the diode (D1) via an I / O port and this AC signal from the microcontroller (10) is received again, wherein both the transmitted and the received AC voltage signal is used in each case for compensating the influence of temperature on the pressure value determined by the pressure measuring cell (1).
8. Drucksensor nach Anspruch 7, 8. Pressure sensor according to claim 7,
dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 eine fehlerhafte Funktion des Temperaturmessaufnehmers erkannt wird.  characterized in that by means of a method according to claim 1 or 2, a faulty function of the temperature measuring transducer is detected.
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