Датчик давления Российский патент 2017 года по МПК G01L9/02 

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к датчикам давления. В частности, оно было разработано в отношении датчиков, имеющих корпус датчика, изготовленный из электроизоляционного материала, например из керамики или полимера, в котором имеется полость, а на полости - мембрана.

Уровень техники

Датчики этого типа применяют в устройствах детекции давления текучих сред (жидкостей и газов) в разных секторах, например в автомобильном секторе, бытовом секторе и в секторе бытовых электроприборов, кондиционирования воздуха и гидротермической санитарной техники. Эти устройства детекции, как правило, содержат корпус или опору, образующую по меньшей мере один кожух с входным отверстием для текучей среды, давление которой подлежит измерению, а также датчик давления, установленный в кожухе так, что его мембранная часть подвержена воздействию текучей среды.

Датчик имеет корпус датчика, изготовленный из электроизоляционного материала и имеющий осевую полость, закрытую по меньшей мере на одном конце при помощи вышеупомянутой мембранной части. В датчиках некоторых типов (называемых "относительными датчиками") осевая полость по существу представляет собой глухую полость, закрытую на одной поверхности корпуса датчика, которая для упрощения в данном документе называется "верхней поверхностью". Наоборот, на противоположной поверхности корпуса датчика, в данном документе носящей название "нижняя поверхность", осевая полость открыта и имеет сообщение с возможностью переноса текучей среды с входным отверстием устройства. В датчиках других типов (называемых "абсолютными датчиками") полость, напротив, по существу закрыта с обоих концов, и на одном из концов имеет мембранную часть, наружная сторона которой подвержена воздействию текучей среды. Независимо от типа датчика (относительный датчик или абсолютный датчик), корпус датчика может быть монолитным или изготовленным из множества деталей. Например, в случае относительного датчика корпус датчика может быть монолитным, чтобы образовывать в целом глухую полость вместе с соответствующей мембранной частью, или он может содержать осевое полое тело, на одном конце которого закреплен мембранный элемент для закрытия с одной стороны вышеупомянутой полости. Корпус абсолютного датчика, как правило, изготавливают из множества деталей, например, включая основную часть, которая в целом образует глухую полость, на одном конце закрытую частью самого корпуса, а на другом конце - мембранной частью, прикрепленной к основной части. С другой стороны, известны также абсолютные датчики давления, преимущественно состоящие из монолитного корпуса.

Например, что касается относительных датчиков, то корпус датчика поддерживает устройство цепи, содержащее схему цепи, изготовленную из электропроводящего материала, расположенного на верхней поверхности. Это устройство включает в себя различные компоненты цепи, в том числе пьезоэлектрические, пьезорезистивные и резистивные, которые предназначены для детекции любого изгиба или деформации мембранной части, соответствующей давлению текучей среды.

Некоторые устройства детекции, кроме датчика давления, содержат датчик для детекции температуры текучей среды. Измерения температуры могут использоваться в электронной аппаратуре управления для коррекции результатов измерений давления и/или с целью защиты устройства, и/или выдачи данных о температуре в другие подсистемы аппарата, на котором установлено устройство детекции.

Датчик температуры может быть установлен в устройстве в изолированном от текучей среды месте, например, на верхней поверхности корпуса датчика давления, на его мембранной части или вблизи мембранной части. Таким образом, температуру текучей среды детектируют косвенно, т.е. ее оценивают на основе температуры, которую принял корпус датчика. Этот вид детекции подвержен возможным ошибкам или задержкам детекции, например, из-за тепловой инерции корпуса датчика.

В других случаях устройство детекции конфигурируют так, что датчик температуры или по меньшей мере его чувствительная к температуре часть непосредственно подвержены воздействию текучей среды, чтобы осуществлять непосредственную детекцию представляющего интерес параметра. Этот вид технического решения, в целом, сложен и дорог, и он далеко не гибок в отношении возможности установки разных конфигураций датчиков температуры.

Раскрытие изобретения

В целом цель данного изобретения состоит в том, чтобы создать датчик давления, имеющий простую, недорогую и особенно гибкую конструкцию в отношении возможности установки разных конфигураций датчиков или типовых компонентов цепи, подвергаемых воздействию текучей среды.

В соответствии с другим аспектом цель данного изобретения заключается в том, чтобы создать датчик давления, имеющий простую, недорогую и особенно гибкую конструкцию в отношении его характеристик, касающихся герметичного монтажа на типовых устройствах и аппаратах.

Одна или несколько из вышеупомянутых целей изобретения достигается благодаря датчику давления и устройству, в состав которого входит датчик давления, имеющий отличительные характеристики, определенные в прилагаемой формуле изобретения, которая образует неотъемлемую часть технической идеи, предложенной в отношении изобретения.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения предложен датчик давления, содержащий корпус датчика, изготовленный, меньшей мере частично, из электроизоляционного материала, имеющий первую поверхность и вторую поверхность, расположенные противоположно друг другу, а также полость, закрытую мембранной частью по меньшей мере на ее одном аксиальном конце, при этом датчик давления дополнительно содержит устройство цепи, поддерживаемую корпусом датчика и включающую в себя:

- схему первой электрической цепи, содержащую множество соответствующих дорожек, изготовленных из электропроводящего материала, нанесенного на первую поверхность с ее внешней по отношению к полости стороны, причем со схемой первой цепи соединено множество компонентов первой цепи, в том числе средства детекции для детекции изгиба или деформации мембранной части;

- схему второй электрической цепи, содержащую множество соответствующих дорожек, изготовленных из электропроводящего материала, нанесенного на область второй поверхности; и

- средства соединения, которые электрически соединяют схему первой цепи со схемой второй цепи и проходят в осевом направлении корпуса датчика.

В соответствии с новаторским аспектом изобретения со схемой второй цепи соединен по меньшей мере один компонент второй цепи, имеющий активную часть, подвергаемую воздействию текучей среды, и с по меньшей мере одним первым выводом и одним вторым выводом, при этом дорожки схемы второй цепи содержат по меньшей мере одну первую дорожку, образующую множество первых контактных площадок, и одну вторую дорожку, образующую множество вторых контактных площадок для соединения первого вывода и второго вывода компонента второй цепи, соответственно. Первая и вторая дорожки заранее подготовлены с обеспечением возможности соединения первого вывода и второго вывода компонента второй цепи с любой из первых контактных площадок и с любой из вторых контактных площадок, соответственно, и/или с первой контактной площадкой и второй контактной площадкой, соответственно, любой из множества пар первых контактных площадок и вторых контактных площадок.

Благодаря вышеприведенным отличительным особенностям значительно увеличена гибкость изготовления датчика давления в отношении возможности установки разных конфигураций датчиков или компонентов типовой цепи, подвергаемых воздействию текучей среды.

В соответствии с еще одним аспектом, который сам по себе является патентоспособным, дорожки схемы второй цепи содержат по меньшей мере одну первую электрическую дорожку и одну вторую электрическую дорожку для дополнительной части цепи, например, для части детекции или для части для выполнения электрической функции, например, для компонента второй цепи.

Дорожки схемы второй цепи содержат дорожку или множество дорожек, соответственно, установленных так, чтобы образовывать по существу кольцевой профиль, в частности профиль, по существу концентрический или коаксиальный относительно полости в корпусе датчика. На вторую поверхность корпуса датчика нанесен защитный слой, покрывающий вышеупомянутую дорожку или множество дорожек, соответственно, на который опирается кольцевой уплотнительный элемент, предпочтительно ограничивающий область, в которой расположена или проходит вышеупомянутая дополнительная часть цепи или компонент второй цепи.

Защитный слой предпочтительно включает в себя по меньшей мере соответствующую часть (по практическим соображениям описания эта часть определена, как "рельефная", но этим определением она не ограничена), в целом, имеющую кольцевую форму и, по существу, плоскую поверхность или, во всяком случае, поверхность, выполненную с возможностью обеспечения равномерной опоры для вышеупомянутого уплотнительного элемента.

Благодаря вышеупомянутым отличительным особенностям дорожка или дорожки, которая (которые) в целом образуют по существу кольцевую форму, представляют собой своего рода подложку для нанесенного на них защитного слоя, например, по меньшей мере частично принимающего "рельефное" положение относительно того же защитного слоя, нанесенного на другую область, не содержащую дорожки, для обеспечения однородной опорной и/или уплотнительной поверхности.

Другими словами, защитный слой, кроме исполнения своей собственной главной функции защиты целостности дорожек схемы второй цепи, также обеспечивает по существу кольцевое основание для уплотнительного элемента. Таким образом, надежность датчика, в особенности в отношении его уплотнительных свойств, можно улучшить простым и экономически предпочтительным путем, даже применяя обычные в данной сфере способы нанесения материала, например, трафаретную печать.

Краткое описание чертежей

Дополнительные цели, отличительные особенности и преимущества данного изобретения явствуют из нижеследующего подробного описания и прилагаемых чертежей, которые даны лишь для пояснения и в качестве неограничивающего примера. На чертежах изображено следующее.

- Фиг. 1 и 2 представляют собой схематичные изображения в перспективе предлагаемого датчика давления, показанного под разными углами.

- Фиг. 3 и 4 представляют собой изображения в перспективе, аналогичные фиг. 1 и 2, но здесь некоторые детали датчика исключены.

- Фиг. 5 представляет собой частичное и схематичное изображение в перспективе устройства цепи датчика на фиг. 1-4.

- Фиг. 6 представляет собой частичное и схематичное изображение в перспективе схемы цепи, относящейся к устройству цепи, показанному на фиг. 5.

- Фиг. 7, 8 и 9 представляют собой виды сверху предлагаемого датчика давления с некоторыми исключенными деталями, которые даны для освещения возможных альтернативных конфигураций монтажа компонентов устройства цепи самого датчика.

- Фиг. 10 представляет собой схематичное изображение в перспективе с частичным разрезом датчика, показанного на фиг. 1 и 2.

- Фиг. 11 представляет собой изображение в перспективе, аналогичное фиг. 10, но здесь уплотнительный элемент исключен.

- Фиг. 12 и 13 представляют собой схематичное изображение в перспективе с частичным разрезом устройства детекции, в состав которого входит датчик давления того типа, который показан на фиг. 1-7, 10 и 11.

- Фиг. 14 и 15 представляют собой изображения, аналогичные фиг. 2 и 4 и относящиеся к датчику давления, полученному в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения.

- Фиг. 16 представляет собой изображение, аналогичное фиг. 6, но относящееся к датчику, показанному на фиг. 14 и 15.

- Фиг. 17 представляет собой изображение, аналогичное фиг. 15, но с другой конфигурацией монтажа компонента цепи.

- Фиг. 18 представляет собой изображение, аналогичное фиг. 7-9, но здесь показан датчик давления, выполненный в соответствии с вариантом осуществления изобретения.

- Фиг. 19 представляет собой схематичное частичное изображение в разрезе датчика давления того типа, который показан на фиг. 18.

- Фиг. 20 представляет собой изображение, аналогичное фиг. 7-9, но здесь показан датчик давления, выполненный в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения.

Осуществление изобретения

В рамках данного описания выражение "вариант осуществления изобретения" или "один вариант осуществления изобретения" применяется для того, чтобы показать, что конкретная конфигурация, конструкция или свойство, описанное в отношении этого варианта осуществления, содержится по меньшей мере в одном варианте осуществления изобретения. Следовательно, не все такие выражения, как "в варианте осуществления изобретения" или "в одном варианте осуществления изобретения" и т.д., которые могут иметься в разных местах данного описания, обязательно относятся к одному и тому же варианту осуществления изобретения. Кроме того, конкретные конфигурации, конструкции или отличительные особенности могут быть скомбинированы любым соответствующим способом в одном или нескольких вариантах осуществления изобретения. Используемые ниже выражения приведены лишь для удобства и не определяют область правовой охраны или объем вариантов осуществления изобретения.

Кроме того, следует подчеркнуть, что ниже в данном описании описываются только элементы, полезные для понимания изобретения, при этом подразумевается, что машина, образующая предмет изобретения, содержит все другие элементы для нормальной работы сушилки для белья, которые сами по себе известны.

На фиг. 1-4 номером позиции 1 обозначен датчик давления в целом, выполненный в соответствии с данным изобретением. В описываемом в качестве примера варианте осуществления изобретения датчик 1 представляет собой относительный датчик, имеющий корпус 2 датчика, изготовленный из электроизоляционного материала, например, из керамики и т.д., например, из оксида алюминия или из полимера. Корпус 2 предпочтительно монолитен и имеет в целом цилиндрическую форму с двумя противоположными наружными поверхностями 2а и 2b, а также множество периметральных опорных или позиционирующих гнезд, некоторые из которых обозначены номером позиции 2с. В вариантах осуществления изобретения, которые в данном документе не представлены, корпус 2 может иметь другую форму, например, в целом, форму параллелепипеда или, во всяком случае, призматическую форму (см. например, фиг. 20). Кроме того, корпус датчика может содержать множество соединенных друг с другом частей, например, приклеенных или приваренных, например, трубчатую или полую в осевом направлении часть и часть с мембраной, прикрепленную к одному концу трубчатой части, или он опять же (в случае абсолютного датчика) может содержать основную часть, образующую глухую полость, и дополнительный мембранный элемент, например, приклеенный, для закрытия вышеуказанной глухой полости (см., например, фиг. 19).

В корпусе 2 образована глухая осевая полость, на фиг. 2 и 4 обозначенная номером позиции 3, которая закрыта на поверхности 2а при помощи соответствующей мембранной части (хорошо видна на фиг. 12 и 13, на которых она обозначена номером позиции 4), а на поверхности 2b вместо мембранной части имеет отверстие. Полость 3 предназначена для приема через ее отверстие в поверхности 2b текучей среды, давление которой необходимо детектировать, например, газа.

Кроме того, датчик 1 давления содержит устройство цепи, поддерживаемое корпусом 2 датчика. Это устройство частично и схематично показано на фиг. 5, где оно изображено отдельно и в целом обозначено номером позиции 5. Устройство 5 цепи содержит схему первой электрической цепи, которая расположена на поверхности 2а корпуса 2 и в целом обозначена на фиг. 3 и 5 номером позиции 6. Схема 6 электрической цепи содержит множество соответствующих дорожек, изготовленных из электропроводящего материала, например, из металла или металлического сплава (например, из серебряно-палладиевого сплава), и полученных способом трафаретной печати или, во всяком случае, нанесенных на поверхность 2а корпуса 2 с ее внешней по отношению к полости 3 стороны, как хорошо видно на фиг. 3. В этом случае в предпочтительном варианте осуществления изобретения изоляционный материал, образующий корпус 2, используют непосредственно в качестве подложки по меньшей мере для части устройства 5 цепи.

Со схемой 6 электрической цепи соединено множество соответствующих компонентов цепи, в том числе средства детекции для детекции изгиба или деформации мембраны 3, любого известного в данной сфере типа, например, мостик из резисторов или пьезорезистивных элементов. Один или более таких компонентов, например, резисторов, полученных способом трафаретной печати, также могут быть сформированы непосредственно на поверхности 2а. На фиг. 3 некоторые дорожки схемы 6 электрической цепи обозначены номером позиции 6а, в то время как номером позиции 6b обозначены контактные площадки для электрического соединения устройства 5 цепи с типовой внешней системой. В качестве примера на фиг. 3 номером позиции R также обозначены четыре резистора, образующие части резистивного чувствительного моста, изготовленного из резистивного материала (например, из резистивной пасты), нанесенного на поверхность 2а в мембранной части 3, в частности в той ее области, которая подвергается упругой деформации, и соединенного с соответствующими дорожками 6а схемы 6 электрической цепи. Следует отметить, что на фиг. 1 схема 6 электрической цепи и соответствующие компоненты цепи покрыты защитным слоем L1, изготовленным из электроизоляционного материала, например, слоем полимерного или стекловидного материала, за исключением области, где расположены контактные площадки 6b для внешних соединений.

В соответствии с признаком изобретения устройство 5 цепи содержит схему второй электрической цепи, которая расположена на поверхности 2b корпуса 2 и в целом обозначена на фиг. 4, 5 и 6 номером позиции 7. Схема 7 второй электрической цепи электрически соединена со схемой 6 первой электрической цепи при помощи средств 13а, 13b соединения, проходящих в осевом направлении корпуса 2.

Схема 7 электрической цепи содержит множество дорожек, изготовленных из электропроводящего материала, например, из металла или металлического сплава (например, из серебряно-палладиевого сплава), нанесенного на ту область поверхности 2b, которая, меньшей мере частично, окружает отверстие полости 3. Со схемой 7 второй электрической цепи электрически соединен по меньшей мере один компонент цепи, обозначенный номером позиции 8 и имеющий активную часть 8а, подвергаемую воздействию текучей среды, и по меньшей мере один первый вывод 8b и один второй вывод 8b.

В представленном примере компонент 8 представляет собой резистор, например, резистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC), выполняющий функции датчика температуры, активная часть 8а которого (т.е. та часть, которая осуществляет функции детекции) предназначена для прямого воздействия на нее текучей среды, чтобы осуществлять непосредственную детекцию температуры. Конечно, объем изобретения включает применение не только датчиков температуры, но и датчиков других типов.

Датчик или резистор 8 (снова со ссылкой на представленные примеры) представляет собой электронный компонент типа поверхностного монтажа (SMD). Как известно, компоненты типа SMD имеют два небольших металлических вывода, например, в виде металлизированных контактных площадок или штырей, которые предназначены для припаивания прямо к проводящим дорожкам цепи, в частности при помощи паяльной пасты. В приведенном в качестве примера случае выводы 8b компонента 8 выполнены в виде металлизованных частей на двух продольных концах активной части 8а. В других вариантах осуществления выводы 8b могут содержать соответствующие контактные площадки на нижней поверхности компонента 8.

Следует отметить, что на фиг. 2 схема 7 электрической цепи преимущественно покрыта защитным слоем L2, изготовленным из электроизоляционного материала, например, слоем полимерного или стекловидного материала, который локально открыт на контактных площадках для компонента 8, или, во всяком случае, выполнен так, чтобы оставить вышеупомянутые площадки непокрытыми, чтобы обеспечить возможность пайки или соединения компонента 8, и/или оставить непокрытой активную часть 8а компонента 8. В показанном для примера случае (см., например, фиг. 2) прямо на защитный слой L2 опирается кольцевая прокладка 9, в частности типа уплотнительного кольца круглого сечения, ограничивающего область, в которой расположено отверстие полости 3, и в которой установлен компонент 8.

В соответствии с еще одним признаком изобретения дорожки схемы 7 электрической цепи содержат по меньшей мере одну первую дорожку, образующую множество первых контактных площадок или соединенную с ними, и вторую дорожку, образующую множество вторых контактных площадок или соединенную с ними, которая предназначена для соединения двух выводов компонента цепи, в данном случае выполненного в виде датчика или резистора 8. В представленном примере по меньшей мере две вышеупомянутые дорожки обозначены номерами позиций 10 и 11, в то время как номерами позиций 10а и 11а обозначены соответствующие контактные площадки, в данном случае выполненные заодно целое с вышеупомянутыми дорожками.

Две дорожки 10 и 11 отделены или установлены на расстоянии друг от друга, т.е. прямой электрический контакт между ними отсутствует. С учетом того, что в предпочтительном варианте осуществления изобретения по меньшей мере одна значительная часть дорожки находится ближе к полости 3, а по меньшей мере одна значительная часть другой дорожки находится ближе к наружному профилю поверхности 2b датчика 2, ниже для упрощения они также называются, соответственно, "внутренней дорожкой" и "наружной дорожкой".

В предпочтительном варианте осуществления изобретения средства, которые соединяют две схемы 6 и 7 электрической цепи, содержат дорожки или металлизации в двух сквозных отверстиях в корпусе 2 датчика, проходящих в осевом направлении между поверхностями 2а и 2b. Эти отверстия, которые относительно отверстия полости 3 предпочтительно, но не обязательно, расположены в диаметрально противоположных положениях, обозначены как 12а и 12b только на фиг. 10-13. По внутренней поверхности каждого отверстия 12а, 12b проходит соответствующий слой 13а, 13b, изготовленный из электропроводящего материала, например вышеупомянутого типа, который проходит по длине и/или поверхности соответствующего отверстия 12а, 12b до его обоих концов, предпочтительно до тех пор, пока он не выйдет на поверхности 2а и 2b корпуса 2. В этом случае нанесение материала слоев 13а, 13b предпочтительно выполняют так, что часть металла или проводящего материала на соответствующих концах выдается наружу за отверстия 12а, 12b. Во всяком случае, как видно, например, из фиг. 5, проводящий слой 13а конфигурирован для соединения внутренней дорожки 10 схемы 7 электрической цепи с дорожкой 6а схемы 6 электрической цепи, в то время как проводящий слой 13b сконфигурирован для соединения наружной дорожки 11 схемы 6 электрической цепи с другой дорожкой 6а схемы 6 электрической цепи. Ниже для упрощения средства соединения схем 6 и 7 электрической цепи называются "металлизированными отверстиями".

В качестве альтернативы тому, что было показано выше, отверстия 12а, 12b могут быть заполнены электропроводящим материалом, например, проводящей пастой с образованием, таким образом, электрической дорожки 13а, 13b, имеющего по существу цилиндрическую форму. Проводящие соединительные слои, выполняющие функции дорожек 13а и 13b, могут иметься по меньшей мере на двух осевых пазах 2 с корпуса 2.

Независимо от конкретной формы дорожек 10 и 11 схемы 7 электрической цепи, является предпочтительным, чтобы внутренняя дорожка по меньшей частично ограничивала область поверхности 2b, содержащую по меньшей мере часть отверстия полости 3, а наружная дорожку, по меньшей мере частично, ограничивала область поверхности 2b, в которой проходит внутренняя дорожку. С другой стороны, в возможных вариантах осуществления изобретения дорожка может ограничивать область поверхности 2b, которая включает в себя первую часть отверстия полости 3, в то время как другая дорожка ограничивает область поверхности 2b, которая включает в себя вторую часть отверстия полости 3, например, противоположную первой части, причем соответствующие контактные площадки расположены соответствующим образом. Например, при таком расположении две дорожки могут быть по существу полукруглыми и установленными по существу зеркально, как показано на фиг. 18 (принимая во внимание абсолютный датчик).

В предпочтительном варианте осуществления изобретения (см., например, фиг. 6) внутренняя дорожка 10 имеет часть 10b с по существу кольцевым профилем, окружающую все отверстие полости 3. Наружная дорожка 11 также имеет соответствующую часть 11b с по существу кольцевым профилем, ограничивающую область поверхности 2b, в которой расположена кольцевая часть 10b внутренней дорожки 10. В таком варианте осуществления изобретения по меньшей мере кольцевая часть 11b наружной дорожки 11 имеет разрыв, обозначенный на фиг. 6 номером позиции 11с, через который бесконтактно проходит дополнительная часть 10 с внутренней дорожки 10, предназначенная для соединения с соответствующими средствами соединения в виде металлизированного отверстия 12а-13а. Дополнительная часть 11d, которая предпочтительно выступает от наружного профиля кольцевой части наружной дорожки 11, предназначена для соединения с соответствующими средствами соединения в виде металлизированного отверстия 12а-13а.

Следует подчеркнуть, что в данном документе выражение "по существу кольцевой" также обозначает профиль, который не обязательно замкнут и/или не обязательно имеет круглую форму. Как сказано выше, в рассматриваемом примере по существу кольцевая часть 11b дорожки 11 имеет разрыв 11с. Здесь соответствующая часть 10b дорожки 10 действительно имеет кольцевую форму, но понятно, что она также может иметь разрыв без ухудшения функций дорожки 10.

Кроме того, хотя в рассматриваемом примере части 10b и 11b двух дорожек 10 и 11 проходят по существу по окружности (т.е. на 360° в случае дорожки 10 и немного меньше, чем 360°, в случае дорожки 11), понятно, что вместо этого они могут иметь более ограниченную угловую протяженность, т.е. дугу окружности, например, приблизительно 270° (в этом случае наружная дорожка не обязательно имеет разрыв). В целом, радиус дуговой части внутренней дорожки будет меньше радиуса соответствующей дуговой части наружной дорожки, при этом эти дуговые части предпочтительно разделены одинаковыми интервалами.

В приведенном для примера варианте осуществления изобретения в соответствии с положением каждой контактной площадки 10а на стороне, противоположной отверстию полости 3, т.е. по существу с зеркальным расположением, находится контактная площадка 11а.

Независимо от конкретной формы, в предпочтительном варианте осуществления изобретения наружная дорожка имеет часть с внутренним краем, от которого ответвляются соответствующие контактные площадки и проходят по направлению к полости 3, в то время как внутренняя дорожка имеет часть с наружным краем, от которого по направлению к наружному профилю корпуса датчика ответвляются соответствующие контактные площадки. В связи с показанным здесь вариантом осуществления изобретения этот признак легко понять, например (см. фиг. 6), в отношении внутренних и наружных дорожек 10 и 11 с соответствующими контактными площадками 10а и 10b.

Из фиг. 6 также видно, каким образом в одном варианте осуществления изобретения контактные площадки двух дорожек схемы 7 электрической цепи проходят в по меньшей мере приблизительно радиальном направлении поверхности 2b. Из фиг. 6 также ясно видно, каким образом в предпочтительном варианте осуществления изобретения контактные площадки одной дорожки проходят по существу параллельно контактным площадкам другой дорожки.

Независимо от конкретной формы, в соответствии с признаком изобретения дорожки 10 и 11 заранее подготовлены с обеспечением возможности соединения выводов компонентов цепи, представленных здесь датчиком или резистором 8, с контактной площадкой 10а и контактной площадкой 11b любой из множества пар контактных площадок 10а-11а.

В конкретном случае варианта осуществления изобретения, показанного на фиг. 1-6, контактные площадки 10а и 11а предпочтительно установлены попарно, причем две площадки каждой пары параллельны друг другу. Действительно, например, из фиг. 6 понятно, что по меньшей мере один датчик или резистор 8, в частности типа SMD, может быть соединен с любой из четырех пар показанных на этих чертежах контактных площадок 10а-11а, а число установленных пар, конечно, может отличаться от того, что было представлено в качестве примера.

Интервал между контактными площадками 10а-11а каждой пары может составлять приблизительно от 0,2 до 10 мм, предпочтительно от 0,3 до 1,5 мм, чтобы сделать возможным монтаж сравнительно широкого спектра компонентов типа SMD.

Независимо от конкретной формы внутренних и наружных дорожек, в соответствии с предпочтительным признаком изобретения соответствующие контактные площадки заранее подготовлены с обеспечением возможности индифферентного монтажа по меньшей мере одного компонента цепи типа SMD или по меньшей мере одного компонента цепи, имеющего выводы в виде реофоров, припаиваемых к соответствующим контактным площадкам.

Вышеуказанный признак наглядно проиллюстрирован на фиг. 1-5, которые были описаны выше, в отношении монтажа компонента типа SMD на контактной площадке 10а и контактной площадке 11а, смежных по отношению друг к друга, т.е. расположенных ближе друг к другу, чем к другим площадкам. Такой тип расположения показан для примера также на фиг. 7, на виде сверху. Наоборот, фиг. 8 и 9 представляют собой схематичные изображения двух разных возможных конфигураций альтернативного монтажа компонента цепи 8', например, резистора с NTC или датчика, или компонента любого другого типа, два вывода которого выполнены в виде реофоров 8b.

Понятно, что предлагаемое решение делает возможным соединение реофора 8b с любой из контактных площадок 10а, а другого реофора 8b - с любой из контактных площадок 11а. Например, фиг. 12 иллюстрирует случай применения с этой целью контактных площадок 10а-11а одной из вышеназванных пар (которые могут быть использованы в качестве альтернативы для монтажа компонента типа SMD) и, таким образом, с двумя реофорами 8b, расположенными сравнительно близко друг от друга: при этом условии монтажа (см. также фиг. 17) активная часть 8а компонента 8', в целом, расположена у полости 3 или напротив полости 3, в частности, у ее входного отверстия. Напротив, в случае фиг. 9 реофоры 8b расходятся под большим углом относительно друг друга, чтобы сделать возможным "мостовой" монтаж компонента 8' между контактной площадкой 10а и контактной площадкой 11а, расположенными, в целом, с противоположных сторон полости 3, причем активная часть 8а компонента 8', меньшей мере частично, выдается прямо в полость 3 (см. также фиг. 15).

Ясно, что также в случае применения компонента 8' с реофорами 8b сам компонент вместе с его активной частью 8а так или иначе расположен в области, ограниченной возможной прокладкой 9 (конечно, если такая прокладка требуется, принимая во внимание применение датчика).

Как сказано выше, схема 7 электрической цепи покрыта защитным слоем L2, изготовленным из электроизоляционного материала, в частности, из стекловидного материала, нанесенного на поверхность 2b корпуса 2.

В варианте осуществления, показанном в качестве примера на фиг. 2, слой L2 нанесен (например, при помощи трафаретной печати) таким образом, что по меньшей мере часть его верхней поверхности в целом имеет по существу плоскую форму, в этом варианте непосредственно на эту плоскую поверхность опирается прокладка 9, если она предусмотрена.

В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения слой L2 обеспечивает вышеупомянутую плоскую поверхность благодаря переменной толщине, т.е. вдоль дорожек 10 и 11 с соответствующими частями 10а, 10b, 10с и, соответственно, 11а, 11b, 11d он имеет более тонкие области, а там, где дорожки 10 и 11 не проходят - более толстые области.

В другом варианте осуществления изобретения, например, в варианте, схематично показанном на фиг. 10 и 11, защитный слой L2 нанесен (например, посредством трафаретной печати) так, чтобы вдоль дорожек 10 и/или 11 иметь по меньшей мере одну рельефную часть, выполненную с возможностью обеспечения плоской поверхности для уплотнительного элемента 9.

На вышеупомянутых чертежах номерами позиций L2₁ и L2₂ обозначены рельефные части слоя L2, покрывающие части 10b и 11b дорожек 10 и, соответственно, 11, в то время как номером позиции L2₃ обозначена обычно опущенная часть, промежуточная по отношению к частям L2₁ и L2₃ и соответствующая области, в которой проходят контактные площадки 10а и 11а. Смотря по обстоятельствам, рельефными могут быть также области части L2₃, соответствующие контактным площадкам 10а, 11а слоя L2. В рассматриваемом примере, поскольку части 10b и 11 b имеют по существу кольцевую форму, части L2₁, L2₂ и L2₃ также имеют по существу кольцевой профиль.

Понятно, что как в случае, который показан на фиг. 2, так и в случае, проиллюстрированном на фиг. 10 и 11, часть материала слоя L2 проходит между дорожками 10 и 11 (включая сравнительно узкие промежутки, существующие между разрывом 11 с и частью 10 с двух дорожек - см. фиг. 6), тем самым слой L2 выравнивают и в этой области, чтобы образовать вышеуказанную плоскую уплотнительную поверхность, к тому же обеспечивая электрическую изоляцию между самими дорожками.

Можно заметить, что предпочтительно по меньшей мере одна из рельефных частей, например, часть L2₂, имеет такую ширину, что на ее верхней поверхности может лежать прокладка 9, выполняющая свою функцию уплотнения. В проиллюстрированном случае рассматриваемая рельефная часть представляет собой часть, обозначенную как L2₂ и соответствующую наружной дорожке 11 большего диаметра.

Следует отметить, что, вообще говоря, интервал между дорожками 10 и 11 в области разрыва того типа, который имеет номер позиции 11с, очень небольшой. Если ссылаться, например, на представленный случай, то интервал между каждым концом дорожки 11 у разрыва 11с и частью 10с дорожки 10 составляет приблизительно от 0,1 до 1 мм, предпочтительно от 0,1 до 0,5 мм. Таким образом, выемка, существующая между двумя дорожками у разрыва, очень узка, и в отсутствие существенных выемок ее могут заполнить частью слоя L2₂. Другими словами, промежутки между дорожками у разрыва настолько узки, что, даже если нанесен слой L2 по существу постоянной толщины, верхняя поверхность части L2₂ по существу выровнена также у разрыва, что, таким образом, обеспечивает эффективное уплотнение при помощи прокладки 9. Вклад в этот эффект также может внести вязкость нанесенного изоляционного материала и силы сцепления между соответствующими частями. С этой точки зрения слой L2 можно получить за один проход при нанесении защитного материала, предпочтительно в процессе прохода способом трафаретной печати, с получением, во всяком случае, вышеупомянутой рельефной и/или равномерно опирающейся части, чтобы обеспечить герметичность, например, части L2₂ рельефного слоя относительно части слоя L2₃.

В одном варианте осуществления изобретения защитный слой L2 локально открыт, т.е. в нем имеется одно или более окон, некоторые из которых на чертежах имеют обозначение 14. В случае варианта, показанного на фиг. 1-11, по меньшей мере одно окно 14 имеется на по меньшей мере двух контактных площадках двух дорожек, т.е. на контактной площадке 10а и на контактной площадке 11а (в рассматриваемом примере), чтобы сделать возможным последующий монтаж компонента 8. С другой стороны, нанесение защитного слоя L2 можно выполнить после монтажа компонента 8. В этом случае слой наносят так, чтобы оставить открытой по меньшей мере активную часть 8а компонента 8, таким образом, выполнив его без окон 14.

Датчик, показанный на фиг. 2, где в слое L2 имеется множество окон 14, можно предпочтительно использовать для детекции давления газов и/или жидкостей, которые не могут проводить электричество и/или не агрессивны с точки зрения химии. Наоборот, в том случае, когда текучая среда, давление которой подлежит детекции, представляет собой газ или жидкость, которая может проводить электричество и/или агрессивна с точки зрения химии, слой предпочтительно должен быть нанесен после монтажа компонента 8, чтобы покрыть все дорожки и/или области пайки и/или выводы компонента 8, чтобы электрические части не остались открытыми и поэтому подверженными воздействию текучей среды.

С другой стороны, в случае, показанном на фиг. 2, компонент 8 также может быть смонтирован после нанесения слоя L2, за которым следует дополнительное нанесение защитного материала (не обязательно имеющего такой же состав, как слой L2), чтобы уплотнить возможные промежутки, остающиеся в компоненте 8 и в соответствующем окне 14, а также чтобы закрыть другие неиспользуемые окна 14. Аналогичные соображения применимы и к случаю монтажа компонента с реофорами, например, того типа, который на фиг. 8 и 9 имеет обозначение 8'.

Фиг. 12 и 13 представляют собой схематичные изображения примера устройства детекции давления текучих сред, которое содержит датчик давления, выполненный в соответствии с одним из вышеописанных вариантов осуществления изобретения, в частности датчик 1 с защитным слоем L2 того типа, который описан со ссылками на фиг. 10 и 11. Такое устройство, в целом имеющее номер позиции 20, можно применять, например, в автомобильном или бытовом секторе, секторе бытовых электроприборов, кондиционирования воздуха и гидротермической санитарной техники.

Устройство 20 имеет по меньшей мере один основной корпус, который на фиг. 12 и 13 в целом обозначен номером позиции 21 и образует кожух 22 для датчика 1. На торцевой стенки 21а корпуса 21 выполнен канал 23, который образует входное отверстие для детекции давления, т.е. входное отверстие, соединяемое с контуром, в котором находится текучая среда, давление и температура которой должны быть детектированы (с учетом того, что компонент 8 представляет собой датчик температуры).

Предпочтительно, но не обязательно, на той стороне стенки 21а, которая является внутренней по отношению к основному корпусу 21, у канала 23 образовано гнездо 24 для установки в определенном положении прокладки 9. Корпус 2 датчика 1 смонтирован в кожухе 22 так, что по меньшей мере одна сторона 3 его мембранной части подвержена воздействию текучей среды, причем прокладка 9, если она имеется, эффективно установлена между стенкой 21а, т.е. поверхностями ее гнезда 24, и нижней поверхностью 2b корпуса 2 датчика, в частности его защитного слоя или плоской поверхности L2.

Таким образом, понятно, что текучая среда у входного отверстия из канала 23 может дойти до полости 3 в корпусе 2 датчика, в результате заполняя также пространство, которое прокладка 9 ограничивает между корпусами 2 и 21, где расположен компонент 8.

Общий принцип действия устройства 20 и датчика 1 давления соответствует известным способам, поэтому подробно в данном документе он не описывается. Механическую деформацию мембранной части 3 вследствие измеряемого давления текучей среды обнаруживают при помощи соответствующих средств детекции, например, что касается случая на фиг.3, изгиб мембранной части 3 изменяет значение сопротивления на выходе моста из резисторов R. Устройство 5 цепи, а именно та его часть, которая включает в себя схему 6 электрической цепи с соответствующими компонентами, генерирует выходной сигнал вышеназванного средства детекции и, смотря по обстоятельствам, обрабатывает этот сигнал в соответствии со способами, которые сами по себе известны (смотря по обстоятельствам, усиление и/или предварительное формирование, и/или обработка сигнала), а затем выдает его с наружной стороны через контактные площадки 6b, показанные на фиг. 1, которые могут быть соединены с соответствующим электрическим соединителем, связанным с корпусом 21 устройства 20.

Как указано выше, текучая среда может свободно входить также в область, где расположен компонент 8. В предположении, что компонент 8 представляет собой датчик температуры, например, резистивный, значение сопротивления на его выходе при помощи дорожек 10, 11 и металлизированных отверстий 12а-13а и 12b-13b передается в часть устройства 5 цепи, содержащую схему 6 электрической цепи, смотря по обстоятельствам, предназначенную также для контроля и предварительного формирования сигнала датчика 8, затем сигнал выдается с наружной стороны через контактные площадки 6b, показанные на фиг. 1, которые могут быть соединены с соответствующим электрическим соединителем, связанным с корпусом 21 устройства 20.

Фиг. 14, 15 и 16 представляют собой изображения, аналогичные фиг. 2, 4 и 6 и иллюстрирующие возможный вариант осуществления изобретения. На этих чертежах для обозначения элементов, в техническом отношении эквивалентных элементам, которые были описаны выше, применяются такие же номера позиций, как на предыдущих чертежах.

В варианте, который показан на фиг. 14-16, контактные площадки 10а и 11а дорожек 10 и 11 имеют по существу дугообразную форму, предпочтительно проходящую в по меньшей мере приблизительно радиальном направлении поверхности 2b корпуса 2 датчика. Кроме того, в этом случае, предпочтительно в соответствии с положением каждой контактной площадки 10а, на противоположной стороне отверстия полости 3, т.е. по существу с зеркальным расположением, находится контактная площадка 11а. Предпочтительно, но не обязательно, контактные площадки установлены парами, с одной контактной площадкой 10а и соответствующей контактной площадкой 11а, которые расположены ближе друг к другу, чем к другим контактным площадкам.

Таким образом, кроме компонентов с реофорами, с любой из четырех пар показанных на чертежах контактных площадок 10а-11а также может быть соединен компонент типа SMD, например, компонент, обозначенный выше номером позиции 8 (разумеется, число установленных пар может отличаться от того, что было представлено в качестве примера), как описано со ссылками на варианты осуществления, показанные на фиг. 1-13. Кроме того, в этом варианте осуществления изобретения интервал между контактными площадками 10а-11а каждой пары может составлять приблизительно от 0,2 до 10 мм, предпочтительно от 0,3 до 1,5 мм, чтобы сделать возможным монтаж как компонентов с реофорами, так и сравнительно широкого спектра компонентов типа SMD.

В конкретном случае, показанном на фиг. 14-16, датчик 1 оснащен компонентом того типа, который выше обозначен номером позиции 8' и может представлять собой соответствующий резистор или датчик, например, датчик температуры. В случае фиг. 14-16 реофоры 8b расходятся под большим углом относительно друг друга, чтобы сделать возможным "мостовой" монтаж компонента 8' между контактной площадкой 10а и контактной площадкой 11а, расположенными, в целом, на противоположных сторонах отверстия полости 3. Как указано выше со ссылкой на пример осуществления, изображенный на фиг. 9, активная часть 8а компонента 8' может, таким образом, выдаваться по меньшей мере у полости 3 или прямо в полость 3 корпуса 2 датчика. На фиг. 17 изображен датчик 1, показанный на фиг. 14-16, но здесь компонент 8' смонтирован в конфигурации, аналогичной конфигурации, изображенной на фиг. 8, т.е. с двумя реофорами 8b, расположенными сравнительно близко друг от друга, чтобы их можно было соединить со смежными друг с другом контактными площадками 10а-11а, т.е. относящимися к одной из вышеназванных пар. При этом условии монтажа активная часть 8а компонента 8', в целом, расположена напротив полости 3.

Датчик 1, выполненный в соответствии с фиг. 14-17, также оснащен соответствующим защитным слоем L2, который локально может быть открыт, т.е. иметь множество окон. В случае фиг. 14 каждое окно 14 находится на соответствующей контактной площадке, чтобы сделать возможным монтаж компонента 8' после нанесения слоя L2. В случае монтажа компонента типа SMD эти окна могут проходить по обеим сторонам двух смежных контактных площадок 10а-11а, оставляя открытой по меньшей мере одну их часть, необходимую для соединения выводов компонента типа SMD.

Как описано выше в отношении фиг. 1-13, с одной стороны, в этом случае нанесение защитного слоя L2 можно выполнить также после монтажа компонента 8' (или 8). В этом случае слой L2 можно нанести так, чтобы полностью покрыть все контактные площадки 10а, 11а, а также часть пайки и/или выводов 8b (те же соображения, очевидно, также применимы к случаю фиг. 8 и 9).

В случае применения датчика 1, изображенного на фиг. 14-17, в сочетании с текучими средами, не проводящими электричества и неагрессивными с точки зрения химии, окна 14 могут быть оставлены открытыми, в то время как в противном случае после монтажа компонента 8' наносят слой L2, чтобы покрыть все контактные площадки и части реофоров 8b или (в случае, когда компонент 8' монтируют после нанесения слоя L2) может последовать дополнительное нанесение защитного материала (например, уплотнительной пасты), чтобы закрыть все окна 14 и покрыть часть реофоров 8b у соответствующей части пайки к соответствующим контактным площадкам 10а и 11а.

Фиг. 18, где показано изображение, аналогичное изображениям фиг. 7-10, иллюстрирует вариант осуществления, в котором две дорожки 10 и 11 имеют по существу полукруглую форму и установлены по существу зеркально, чтобы в целом образовать кольцевой профиль или кольцевую форму. На этом чертеже для обозначения элементов, в техническом отношении эквивалентных вышеописанным элементам, применяются те же номера позиций, как на предыдущих чертежах. Кроме того, в качестве примера фиг. 18 иллюстрирует возможность монтажа компонента 8 типа SMD и/или компонента 8' с реофорами 8b.

В этом варианте осуществления изобретения между концами двух дорожек 10 и 11 имеются соответствующие разрывы или свободные пространства, в данном случае обозначенные номерами позиций 10е и 11е. Как упомянуто выше, интервал между двумя обращенными друг к другу концами дорожек может составлять приблизительно от 0,1 до 1 мм, предпочтительно от 0,1 до 0,5 мм. Таким образом, также после нанесения одного защитного слоя того типа, который выше был обозначен номером позиции L2 (и в частности его части L2₂), его верхняя поверхность будет по существу плоской, чтобы обеспечить соответствующее уплотняющее действие прокладки того типа, который выше обозначен номером позиции 9.

Следует заметить, что показанный здесь датчик, обозначенный номером позиции 1', имеет конструкцию, типичную для датчика абсолютного давления, т.е. он имеет по существу закрытую камеру или полость 3', но описанные концепции, очевидно, могут быть применены, например, также в датчиках, описанных со ссылками на фиг. 1-17, т.е. в датчиках, имеющих открытую полость, или даже в других датчиках.

На фиг. 19 показан схематичный разрез датчика 1', аналогичного датчику, изображенному на фиг. 18, точнее, датчика, имеющего корпус, содержащий основную часть 2', образующую по существу глухую полость 3', на одном конце которой установлена (например, приклеена) мембранная часть 2'', которая практически обеспечивает по меньшей мере поверхность 2b корпуса датчика, на которой нанесены дорожки 10 и 11 (здесь не показаны).

Фиг. 19 схематично иллюстрирует монтаж компонента 8 типа SMD, а также наличие защитного слоя L2 вместе с его кольцевой частью L2₂, покрывающей дорожки 10 и 11. Таким образом, вышеупомянутая часть L2₂ в целом имеет кольцевую форму, по существу концентрическую или коаксиальную относительно полости 3', а на ее поверхность опирается уплотнительный элемент, например, прокладка 9.

В этом варианте осуществления изобретения по меньшей мере часть компонентов схемы первой электрической цепи, например, средства детекции упругой деформации мембранного элемента на полости 3', выполнена на внутренней стороне мембранного элемента 2'', т.е. внутри самой полости, или интегрирована в ее корпус. Эти компоненты или средства, например, резистивный мост, могут быть соединены с остальной частью схемы первой электрической цепи (здесь это не показано), имеющегося на поверхности 2а корпуса 2'-22 датчика, при помощи соответствующих проводящих дорожек и металлизированных отверстий (пример расположения этих металлизированных отверстий виден на фиг. 18, где они обозначены как Н). С другой стороны, в этом варианте осуществления изобретения металлизированные отверстия 12а-13а и 12b-13b также используются для электрического соединения дорожек 10 и 11 с частью съемы, имеющейся на поверхности 2а. Таким образом, в этом случае часть металлизированных отверстий 12а-13а и 12b-13b представляет собой проходную часть, проходящую также через мембранный элемент 2''.

Очевидно, что расположение корпуса 2' и 2'' датчика может быть обратным по сравнению с расположением, приведенным в качестве примера, точнее, с устройством, содержащим мембранную часть, имеющую средство детекции и в целом образованную основной частью 2' и частью 2'', образующей элемент для закрытия полости 3'.

Фиг. 20 схематично иллюстрирует еще один вариант осуществления изобретения, в котором корпус 2 датчика, в целом, имеет не цилиндрическую, а квадратную форму. На чертеже 20 для обозначения элементов, в техническом отношении эквивалентных вышеописанным элементам, применяются те же номера позиций, как на предыдущих чертежах. В этом примере глухая полость 3' также имеет по существу квадратный профиль, хотя этот профиль также может иметь круглую форму: очевидно, что формы этого типа могут быть применены также в отношении предыдущих вариантов осуществления изобретения, при необходимости с соответствующим образом измененными дорожками 10 и 11.

Кроме того, на фиг. 20 также показан дополнительный вариант осуществления изобретения, в соответствии с которым число дорожек 11 схемы 7 электрической цепи больше двух, предпочтительно, но необязательно четное число, например, четыре (но оно может равняться только трем), с соответствующими металлизированными отверстиями 12а-13а, 12b-13b для соединения с остальной частью устройства цепи. Предпочтительно дорожки 10, 11 спарованы с образованием по существу кольцевого профиля, в данном случае квадратного, предпочтительно для окружения целиком центральной области поверхности 2b у полости 3 (здесь вышеуказанный кольцевой профиль относительно полости по существу концентричен или коаксиален). Понятно, что такой тип расположения может также использоваться в случае датчика абсолютного давления. В этом примере отдельные дорожки 10, 11 имеют по существу L-образный профиль, однако понятно, что они могут иметь другой профиль, например, в виде дуги окружности, или, во всяком случае, в целом, закругленную форму, с соответствующими разрывами или свободными пространствами 10е и 11е. Понятно, что также в этом случае дорожки 10, 11 могут быть в целом закруглены при помощи защитного слоя, например, слоя, обозначенного выше номером позиции L2, и иметь соответствующую часть, например, часть, обозначенную выше как L2₂, которая образует по существу плоскую опорную поверхность или, во всяком случае, равномерную опорную поверхность для кольцевого уплотнительного элемента, например, прокладки.

В случае примера, показанного на фиг. 20, вышеупомянутая часть защитного слоя, а также соответствующая прокладка имеют по существу квадратный профиль (возможно, с закругленными углами). Как указано выше, с другой стороны, в случае дорожек 10 и 11, выполненных в виде дуги окружности, как вышеуказанная часть защитного слоя, так и уплотнительный элемент могут иметь по существу круглый профиль.

В предыдущем описании ясно раскрыты признаки данного изобретения, а также его преимущества, в том числе простота и низкая стоимость предложенного технического решения, а также большая степень его гибкости в отношении возможности установки компонентов цепи разных типов, которые выполнены с возможностью непосредственного воздействия на них текучей среды, в том числе в разных конфигурациях, и/или его надежность в отношении конкретной конструкции, выполненной с возможностью дополнительно обеспечивать хорошую герметичность.

Понятно, что данное изобретение весьма предпочтительно с точки зрения управления производством и производственными запасами, поскольку оно позволяет, исходя из одной и той же основной конструкции датчика давления, манипулировать широким спектром вариантов изделия, отличающихся друг от друга в отношении типа и/или конфигурации монтажа компонентов цепи, выполненных с возможностью непосредственного воздействия на них текучей среды, давление которой подлежит измерению.

Понятно, что специалист в данной области может разработать многочисленные варианты осуществления датчика давления, описанного в данном документе в качестве примера, без выхода за пределы объема изобретения, определенного в прилагаемой формуле изобретения.

Можно получить дорожки 10 и 11 и/или защитный слой L2 на корпусе 2 датчика с использованием способа, отличного от трафаретной печати, хотя этот способ предпочтителен. В этом смысле альтернативный способ может представлять собой один из следующих способов: литографию, фотолитографию, напыление проводящего материала, металлизацию поверхности, нанесение покрытия и т.д.

В возможном варианте осуществления изобретения две дорожки 10 и 11 могут представлять собой замкнутые дорожки, подготовленные так, как показано на фиг. 1-17, причем наружная дорожка 11 не обязательно имеет разрыв. В этом варианте осуществления изобретения, например, металлизированное отверстие 12а-13а может быть образовано в корпусе 2 датчика таким образом, что его конец, соответствующий поверхности 2b, расположен в области, ограниченной наружной дорожкой 11, которая, таким образом, может иметь замкнутый профиль, т.е. не иметь разрыва. В этом варианте осуществления изобретения отверстие 12а в корпусе датчика предпочтительно должно быть заполнено проводящим материалом 13а, в том числе для того, чтобы упростить последующую операцию нанесения защитного слоя L2.

Наконец, понятно, что в возможных вариантах осуществления изобретения датчик согласно изобретению может быть оснащен несколькими дополнительными компонентами того же типа, которые выше обозначены номером позиции 8 и/или 8', например, резисторами или датчиками, например, с параллельным электрическим соединением или с соединением с дополнительными контактными площадками и дорожками описанного в качестве примера типа (см. например, фиг. 20). Для такого случая, например, может использоваться общая кольцевая внутренняя дорожка (дорожка заземления) и множество наружных сигнальных дорожек, например, описывающих дугу окружности, которые в целом образуют, относительно внутренней дорожки, по существу концентрический кольцевой профиль.

Очевидно, что компоненты цепи, электрически соединяемые по меньшей мере с двумя дорожками схемы второй электрической цепи, могут представлять собой компоненты различных типов.

Предложенная группа изобретений относится к средствам для измерения давления. Предложенный датчик давления содержит корпус (2) датчика, изготовленный, по меньшей мере частично, из электроизоляционного материала, имеющий первую поверхность (2а) и вторую поверхность (2b), расположенные противоположно друг другу, и полость (3), закрытую на по меньшей мере ее одном аксиальном конце мембранной частью. Датчик (1) давления содержит устройство (5) цепи, поддерживаемое корпусом (2) датчика и включающее в себя: схему первой электрической цепи, содержащую соответствующие дорожки, изготовленные из электропроводящего материала, нанесенного на первую поверхность с ее внешней по отношению к полости стороны, причем со схемой первой электрической цепи соединено множество компонентов первой цепи, в том числе средства детекции для детекции изгиба или деформации мембранной части; схему (7) второй электрической цепи, содержащую соответствующие дорожки (10, 11), изготовленные из электропроводящего материала, нанесенного на область второй поверхности (2b), причем со схемой (7) второй электрической цепи соединен по меньшей мере один компонент (8; 8') второй цепи, имеющий активную часть (8а), предназначенную для воздействия текучей среды, и по меньшей мере один первый вывод (8b) соединения и один второй вывод (8b) соединения; и средства соединения, электрически соединяющие схему первой электрической цепи со схемой (7) второй электрической цепи и проходящие в осевом направлении корпуса (2) датчика. Дорожки (10, 11) схемы (7) второй электрической цепи включают в себя по меньшей мере одну первую дорожку (10), образующую множество первых контактных площадок (10а), и одну вторую дорожку (11), образующую множество вторых контактных площадок (11а) для соединения первого вывода (8b) и второго вывода (8b) компонента (8; 8') второй цепи, соответственно. Первая и вторая дорожки (10, 11) заранее подготовлены с обеспечением возможности соединения первого вывода (8b) и второго вывода (8b) компонента (8; 8') второй цепи с любой из первых контактных площадок (10а) и с любой из вторых контактных площадок (11а), соответственно, и/или с первой контактной площадкой (10а) и со второй контактной площадкой (11а) любой из множества пар первых и вторых контактных площадок (10а, 11а), соответственно. Данная группа изобретений направлена на создание датчика, имеющего гибкую конструкцию, т.е. не сохраняющую остаточных деформаций при воздействии контролируемой среды. 4 н. и 12 з.п. ф-лы, 20 ил.

1. Датчик давления, содержащий корпус (2) датчика, изготовленный, по меньшей мере частично, из электроизоляционного материала, имеющий первую поверхность (2а) и вторую поверхность (2b), расположенные противоположно друг другу, и осевую полость (3), закрытую на первой поверхности (2а) соответствующей мембранной частью (4) и имеющую отверстие на второй поверхности (2b), при этом осевая полость (3) выполнена с возможностью приема через ее отверстие текучей среды, давление которой подлежит детекции, причем датчик (1) давления дополнительно содержит устройство (5) цепи, поддерживаемое корпусом (2) датчика и включающее в себя:

- схему (6) первой электрической цепи, содержащую множество соответствующих дорожек (6а, 6b) из электропроводящего материала, нанесенного на первую поверхность (2а) с ее внешней по отношению к полости (3) стороны, причем со схемой (6) первой электрической цепи соединено множество компонентов первой цепи, в том числе средства (R) детекции для детекции изгиба или деформации мембранной части (4);

- схему (7) второй электрической цепи, содержащую множество соответствующих дорожек (10, 11), изготовленных из электропроводящего материала, нанесенного на область второй поверхности (2b), окружающую, по меньшей мере частично, отверстие полости (3), причем со схемой (7) второй электрической цепи соединен по меньшей мере один компонент (8; 8') второй цепи, имеющий активную часть (8а), выполненную с возможностью воздействия на нее текучей среды, и по меньшей мере один первый и один второй вывод (8b);

- средства (12а-13а, 12b-13b) соединения, электрически соединяющие схему (6) первой электрической цепи со схемой (7) второй электрической цепи и проходящие по меньшей мере в осевом направлении корпуса (2) датчика;

при этом дорожки (10, 11) схемы (7) второй электрической цепи включают в себя по меньшей мере одну первую дорожку (10), образующую множество первых контактных площадок (10а), и по меньшей мере одну вторую дорожку (11), образующую множество вторых контактных площадок (11а), для соединения первого вывода (8b) и второго вывода (8b) компонента (8; 8') второй цепи, соответственно;

причем первая и вторая дорожки (10, 11) заранее подготовлены с обеспечением возможности соединения первого вывода (8b) и второго вывода (8b) компонента (8; 8') второй цепи, с любой из первых контактных площадок (10а) и с любой какой-либо из вторых контактных площадок (11а), соответственно, и/или с первой контактной площадкой (10а) и со второй контактной площадкой (11а), соответственно, любой из множества пар первых и вторых контактных площадок (10а, 11а).

2. Датчик давления по п. 1, в котором средства (12а-13а, 12b-13b) соединения содержат первое сквозное отверстие (12а) и второе сквозное отверстие (12b) корпуса (2) датчика, проходящие в осевом направлении между первой поверхностью (2а) и второй поверхностью (2b), при этом

- по внутренней поверхности первого сквозного отверстия (12а) и по внутренней поверхности второго сквозного отверстия (12b) проходит, соответственно, первый слой (13а) и второй слой (13b) электропроводящего материала, причем первый слой (13а) соединяет первую дорожку (10) и/или первые контактные площадки (10а) схемы (7) второй цепи с первой дорожкой (6b) схемы (6) первой цепи, а второй слой (13b) соединяет вторые дорожки (11) и/или вторые контактные площадки (11а) схемы (7) второй цепи со второй дорожкой (6b) схемы (6) первой цепи.

3. Датчик давления по п. 1 или 2, в котором первые контактные площадки (10а) и вторые контактные площадки (11а) заранее подготовлены для обеспечения возможности индифферентного монтажа компонента (8) второй цепи типа поверхностного монтажа (SMD) или компонента (8') второй цепи, первый вывод (8b) и второй вывод (8b) которых представляют собой реофоры, припаянные, соответственно, к первой контактной площадке (10а) и ко второй контактной площадке (11а).

4. Датчик давления по п. 1 или 2, в котором компонент (8, 8') второй цепи представляет собой резистор или датчик, такой как датчик температуры текучей среды.

5. Датчик давления по п. 4, в котором резистор или датчик (8, 8') представляет собой резистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC).

6. Датчик давления по п. 1 или 2, в котором первая дорожка (10) ограничивает, по меньшей мере частично, область второй поверхности (2b), содержащую по меньшей мере одну первую часть отверстия полости (3) корпуса (2) датчика, а вторая дорожка (11) ограничивает, по меньшей мере частично, область второй поверхности (2b), которая содержит по меньшей мере одну вторую часть отверстия полости (3) и/или в которой проходит первая дорожка (10).

7. Датчик давления по п. 6, в котором вторая дорожка (11) имеет часть (11b) с внутренним краем, от которого ответвляются вторые контактные площадки (11а) и проходят, в целом, по направлению к отверстию полости (3), а первая дорожка (10) имеет часть (10b) с наружным краем, от которого ответвляются первые контактные площадки (10а) и проходят, в целом, по направлению к наружному профилю корпуса (2) датчика или по направлению к внутреннему краю указанной части (11b) второй дорожки (11).

8. Датчик давления по любому из пп. 1, 2, 5 или 7, в котором:

- вторая дорожка (11) имеет часть (11b) с по существу кольцевым профилем, и первая дорожка (10) имеет часть (10b) с по существу кольцевым профилем, проходящую в области второй поверхности (2b), которая ограничена частью (11b) с по существу кольцевым профилем второй дорожки (11), при этом кольцевой профиль по меньшей мере указанной части (11b) второй дорожки (11) предпочтительно имеет разрыв (11с), через который проходит дополнительная часть (10с) первой дорожки (10) для соединения с одним из указанных средств (12а-13а) соединения, и/или

- первая дорожка (10) и вторая дорожка (11) имеют каждая часть (10b, 11b), проходящую по окружности или дуге окружности, причем, в частности,

из указанных частей (10b, 11b), проходящих по существу по окружности, указанная часть (10b) первой дорожки (10) имеет радиус меньше радиуса указанной части (11b) второй дорожки (11), причем указанные части (10b, 11b) предпочтительно по существу эквидистантны, или

из указанных частей (10b, 11b), проходящих по существу по дуге окружности, указанная часть (10b) первой дорожки (10) является по существу зеркальной указанной части (11b) второй дорожки (11).

9. Датчик давления по любому из пп. 1, 2, 5 или 7, в котором первые контактные площадки (10а) и вторые контактные площадки (11а) проходят, по меньшей мере приблизительно, в радиальном направлении второй поверхности (2b) и/или первая контактная площадка (10а) и вторая контактная площадка (11а) пары первой и второй контактных площадок (10а, 11а) по существу параллельны друг другу.

10. Датчик давления по любому из пп. 1, 2, 5 или 7, в котором первые контактные площадки (10а) и вторые контактные площадки (11а) имеют по существу дугообразную конфигурацию или форму.

11. Датчик давления по любому из пп. 1, 2, 5 или 7, в котором первая дорожка (10) и вторая дорожка (11) покрыты защитным слоем (L2), предпочтительно слоем из стекловидного материала, нанесенным на вторую поверхность (2а) и предпочтительно локально открытым, т.е. имеющим одно или более окон (14), причем по меньшей мере одно окно (14) находится на первой контактной площадке (10а) и второй контактной площадке (11а) или по меньшей мере одно первое окно (14) находится на соответствующей первой контактной площадке (10а), а второе окно (14) находится на соответствующей второй контактной площадке (11а).

12. Датчик давления по любому из пп. 1, 2, 5 или 7, в котором по меньшей мере одна из первой дорожки (10) и второй дорожки (11) покрыта защитным слоем (L2), причем на защитный слой (L2) опирается кольцевой уплотнительный элемент (9), ограничивающий область, в которой расположено отверстие полости (3), при этом компонент (8; 8') второй цепи расположен в области, ограниченной кольцевым уплотнительным элементом (9), причем защитный слой (L2) предпочтительно содержит соответствующую, в целом, кольцевую рельефную часть (L2₂), на поверхность которой опирается указанный кольцевой уплотнительный элемент (9), при этом указанная рельефная часть (L2₂) покрывает указанную по меньшей мере одну дорожку (10, 11).

13. Датчик давления по любому из пп. 1, 2, 5 или 7, в котором компонент (8, 8') второй цепи

- представляет собой компонент (8) цепи типа SMD, включенный между первой контактной площадкой (10а) и второй контактной площадкой (111а), расположенными рядом друг с другом в местоположении, которое в пространственном отношении заключено между кольцевым уплотнительным элементом (9) и отверстием полости (3), или же

- представляет собой компонент (8') цепи с первым реофором или выводом (8b), припаянным к первой контактной площадке (10а), и со вторым реофором или выводом (8b), припаянным ко второй контактной площадке (11а), причем реофоры (8b) расположены таким образом, что активная часть (8а) компонента (8') второй цепи расположена напротив полости (3) или выступает в нее.

14. Датчик давления, содержащий корпус (2; 2'-2'') датчика, изготовленный, по меньшей мере частично, из электроизоляционного материала, имеющий первую поверхность (2а) и вторую поверхность (2b), расположенные противоположно друг другу, и полость (3; 3'), закрытую, по меньшей мере на одном ее осевом конце, мембранной частью (4; 2''), причем датчик (1; 1') давления дополнительно содержит устройство (5) цепи, поддерживаемое корпусом (2; 1'-2'') датчика и включающее в себя:

- схему (6) первой электрической цепи, содержащую соответствующие дорожки (6а, 6b) из электропроводящего материала, нанесенного на первую поверхность (2а) с ее внешней по отношению к полости (3; 3') стороны, причем со схемой (6) первой электрической цепи соединено множество компонентов первой цепи, в том числе средства (R) детекции для детекции изгиба или деформации мембранной части (4; 2'');

- схему (7) второй электрической цепи, содержащую соответствующие дорожки (10, 11) из электропроводящего материала, нанесенного на область второй поверхности (2b);

- средства (12а-13а, 12b-13b) соединения, электрически соединяющие схему (6) первой электрической цепи со схемой (7) второй электрической цепи и проходящие по меньшей мере в осевом направлении корпуса (2; 2'-2'') датчика;

при этом дорожки (10, 11) схемы (7) второй электрической цепи содержат по меньшей мере одну первую дорожку (10) и по меньшей мере одну вторую дорожку (11) для дополнительной части (8; 8') цепи, такой как по меньшей мере один компонент второй цепи;

причем дорожки (10, 11) схемы (7) второй электрической цепи содержат дорожку (11) или, соответственно, множество дорожек (10, 11), которая установлена или которые установлены таким образом, чтобы образовывать по существу кольцевой профиль, в частности профиль, по существу концентрический или коаксиальный относительно полости (3; 3') корпуса (2; 2'-2'') датчика;

при этом на вторую поверхность (2а) нанесен защитный слой (L2), который покрывает дорожку (11) или, соответственно, указанное множество дорожек (10, 11), и на который опирается кольцевой уплотнительный элемент (9), ограничивающий область, в которой предпочтительно расположена дополнительная часть (8; 8') цепи, такая как вышеуказанный компонент второй цепи, причем защитный слой (L2) содержит соответствующую, в целом, кольцевую часть (L2₂), образующую по существу плоскую поверхность для поддержки указанного уплотнительного элемента (9).

15. Датчик давления, содержащий корпус (2; 2'-2'') датчика, изготовленный, по меньшей мере частично, из электроизоляционного материала, имеющий первую поверхность (2а) и вторую поверхность (2b), расположенные противоположно друг другу, и полость (3; 3'), закрытую, по меньшей мере на одном ее осевом конце, мембранной частью (4; 2''), причем датчик (1; 1') давления дополнительно содержит устройство (5) цепи, поддерживаемое корпусом (2; 1'-2'') датчика и включающее в себя:

- схему (6) первой электрической цепи, содержащую, на своей стороне, внешней по отношению к полости (3; 3'), соответствующие дорожки (6а, 6b), изготовленные из электропроводящего материала, нанесенного на первую поверхность (2а), причем со схемой (6) первой электрической цепи соединено множество компонентов первой цепи, в том числе средства (R) детекции для детекции изгиба или деформации мембранной части (4; 2'');

- схему (7) второй электрической цепи, содержащую соответствующие дорожки (10, 11), изготовленные из электропроводящего материала, нанесенного на область второй поверхности (2b), по меньшей мере один компонент или часть (8; 8') второй цепи с активной частью (8а), выполненной с возможностью воздействия на нее текучей среды, и с по меньшей мере одним первым и одним вторым выводом (8b);

- средства (12а-13а, 12b-13b) соединения, электрически соединяющие схему (6) первой электрической цепи со схемой (7) второй электрической цепи и проходящие по меньшей мере в осевом направлении корпуса (2) датчика;

при этом дорожки (10, 11) схемы (7) второй электрической цепи содержат по меньшей мере одну первую дорожку (10), образующую множество первых контактных площадок (10а), и одну вторую дорожку (11), образующую множество вторых контактных площадок (11а), соответственно, для электрического соединения первого вывода (8b) и второго вывода (8b) компонента или части (8; 8') второй электрической цепи;

причем первая и вторая дорожки (10, 11) заранее подготовлены с обеспечением возможности соединения первого вывода (8b) и второго вывода (8b) компонента или части (8; 8') второй цепи, соответственно, с какой-либо из первых контактных площадок (10а) и с какой-либо из вторых контактных площадок (11а) и/или, соответственно, с первой контактной площадкой (10а) и со второй контактной площадкой (11а) какой-либо из множества пар первых и вторых контактных площадок (10а, 11а).

16. Устройство детекции давления, содержащее датчик давления по любому из пп. 1-15.