161141. lajstromszámú szabadalom • Nyomáskülönbséget érzékelő teljes kapacitív mérőhid,(nyomásadó.)

161141 3 4 alkalmazása esetén a nyomásérzékelő az arányos nyúlás határán túl igénybe véve is lineáris jeleket hoz létre. Ennek feltehetően az az oka, hogy a meghatározott molekulaszerkezetű műanyagok mechanikai folyáshatára nem pont-, hanem sávjellegű. A találmány alapja az a felismerés, hogy a membrán behajlása és a híd kimeneti feszültsége közötti kapcsolat a membránnak az arányossági határon túli igénybevétele esetén is lineáris marad. A membrán vastagságának változtatásával lehetséges különböző érzékenységű nyomásadók építése. A találmány szerinti nyomásadót az jellemzi, hogy behajló membránon át egymással mechanikai kapcsolatban levő négy kapacitív elemből áll. A kapacitív elemek a hídkapcsolás egy-egy ágát képezik. A hídkapcsolásban páronként azonos értelemben változó két kapacitív elem foglal helyet az egymással szemben levő hídágakban. Az egyező c = f(d) karakterisztikájú kapacitív elemek a membránnak ugyanazon az oldalán helyezkednek el. A membrán két nyomásteret választ el egymástól. A nyomásterekbe jutó nyomások különbségétől függően a membrán a kisebb nyomású tér irányába hajlik be. A híd kimeneti feszültsége a nulla körül a nyomáskülönbség irányától függően szimmetrikusan változik. A kapacitív elemek fegyverzeteinek egyike a membrán felületén, másik fegyverzete a nyomásterek álló falain helyezkedik el. A membrán műanyagfóliából készült körlap, amelynek oldalfelületein körátmérő mentén megszakított fémréteg alkotja a kapacitív elemek egy-egy fegyverzetét. A találmány szerinti berendezés fentiek értelmében olyan kapacitív nyomásadó, amelynek kapacitív fegyverzetekkel ellátott membránja van és ez két nyomáskamrát választ el egymástól. A találmány alapgondolata, hogy a membrán hídba kapcsolt négy változó kapacitás egyegy fegyverzetét hordozza, a kapacitások másik fegyverzete páronként különböző oldalon a membránnal szemben helytállóan van elrendezve, a hídkapcsolás átellenes kapacitásai pedig ugyancsak páronként a membrán azonos oldalán foglalnak helyet. A találmány szerinti megoldásban a négy kapacitás közös házban van elhelyezve. Olyan megoldásokkal szemben, amelyeknél négy külön nyomástér van, a találmány szerinti megoldás előnye, hogy a közös geometria szimmetriát biztosít. A kapacitások ellenütemű működésének eredménye, hogy elvileg kétszer akkora kimenőjel keletkezik, mint a két változó elemes hídkapcsolásoknál. A fegyverzetek galvanikusan, illetve vákuumtechnikailag párologtatott fémfelületek, amelyeknek vastagsága néhány /u. A megoldás nem tartalmaz huzalozást, az egyes fegyverzetek térbeli nyomtatott áramköröket alkotnak. A fegyverzettávolságot célszerű 0,1 mm nagyságrendűnek választani körülbelül 20 mm hasznos memhránátmérő mellett. Nagyobb átmérőjű membrán alkalmazása is lehetséges, azonban itt figyelembe kell venni a membrán saját súlyával járó behajlást. Ez hátrányosan jelentkezik az ismert megoldásoknál. A geometriai elrendezés szitnfaetriája fontos követelmény. A nem szimmetrikus elrendezésből eredő hibák azonban csak nulja=szinteltolódást okoznak. A geometriai és pneumatikus szimmetria követelményének teljesítésével jó közös modulusú, vagyis azonos fázisú és amplitúdójú zavarójel elnyomás érhető el, amit a találmány szerinti megoldás biztosít. A nyomás jelek egyenlősége esetén a membrán nem mozdulhat meg, így a nyomásadó a környezeti nyomásváltozásokra érzéketlen. A találmány szerinti megoldást a továbbiakban a rajz alapján ismertetjük, ahol: Az 1. ábra a találmány szerinti nyomásadó példakénti kiviteli alakjának membránját és fegyverzeteit tünteti föl az egyéb részek eltávolításával távlati ábrázolásban. A 2. ábra a membránon elhelyezett kapacitások kapcsolási vázlata. A 3. ábra az előző ábrához hasonló kapcsolási vázlat más üzemi helyzetben. A 4. ábra elemi kapacitásokból összeállított elemi hídkapcsolások kapcsolási vázlata. Az 5. ábra a találmány szerinti nyomásadó példakénti kiviteli alakjának hosszmetszete és fölülnézete. Végül: A 6. ábra az 5. ábra szerinti szerkezet robbantott ábrázolása. Feltételezzük, hogy a kapacitásokat elemi felületű kapacitív elemekre bontjuk. Az elemi kapacitív elemekből elemi hídkapcsolásokat ál-60 Htunk össze. Így a 4. ábra szerinti kapcsolás alakul ki. A 3. ábra vázlata azt a lehetőséget mutatja, amely szerint maximális kimeneti feszültség érhető el. Számítással bizonyítható, hogy A C értéke nagyobb, mintzí C\ Ez a tény megfe-65 'lel a C — f(d) függvény jellegének, ahol C a 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 A találmány szerinti megoldás előnye, hogy azonos karakterisztikájú kapacitív elemek alkalmazása folytán lineáris kapcsolat áll fönn a A p nyomáskülönbség és az érzékelő U^,- kimeneti feszültsége között. Előnye továbbá a teljes szimmetria, ami azt jelenti, hogy membrános megoldásnál a membrán két oldalán elhelyezkedő alkatrészek geometriailag és pneumatikusan teljesen egyformák. Kis geometriai méretek adódnak, szemben azokkal a megoldásokkal, amelyek a nyomásadó érzékenységét a membrán felületének növelésével kívánják biztosítani. „„ Előnye a robusztus felépítés is, ami mostoha körülmények között és durva üzemben egyaránt üzembiztos működést tesz lehetővé. Előny az egyszerű felépítés, mert kis előállítási költséggel jár és kevés hibalehetőséget rejt magában. A ta-35 lálmány szerinti nyomásadó tömeggyártásban állítható elő, ipari és orvostechnikai célokra például egyszer használatos eszközként egyaránt felhasználható és alkalmas érzékelőcsalád kialakítására. 2