DE4426272C2

DE4426272C2 - Pressure sensor for measuring the pressure of a flow medium

Info

Publication number: DE4426272C2
Application number: DE4426272A
Authority: DE
Inventors: Werner Schlattl; Anton Theiler
Original assignee: Schlattl Werner Bavaria Tech
Current assignee: Schlattl Werner Bavaria Tech
Priority date: 1994-06-23
Filing date: 1994-07-25
Publication date: 2000-08-31
Anticipated expiration: 2014-07-26
Also published as: DE4426272A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckmeßdose gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1.The invention relates to a pressure cell according to the preamble of claim 1.

Eine Druckmeßdose diese Art ist bekannt (EP 0 455 241 A2) und besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse, dessen Bodenwandung eine Membrane bildet, an der ein eine plane Siegelfläche bildender erster Spiegel vorgesehen ist, welcher mit der Auslenkung der Membrane mitbewegt wird. Im Lichtweg zwischen einem Lichtsender und einem Lichtempfänger ist am Gehäuse ein zweiter, eine plane Spiegelfläche aufweisender Spiegel vorgesehen. Das Licht des Lichtsenders trifft durch eine erste Blendenöffnung auf den ersten Spiegel auf und gelangt nach der Reflexion an dem ersten und zweiten Spiegel durch eine zweite Blendenöffnung an den Lichtempfänger. Durch die Reflexion des Lichtstrahles an den beiden Spiegeln ergibt sich ein von der Auslenkung der Membrane abhängiger Versatz zwischen der zweiten Blendenöffnung und dem am zweiten Spiegel reflektierten Lichtstrahl, so daß die an den Lichtempfänger reflektierte Lichtmenge eine Funktion der Auslenkung der Membrane ist.A pressure cell of this type is known (EP 0 455 241 A2) and consists of essentially from a housing, the bottom wall of which forms a membrane which is provided a first mirror forming a flat sealing surface, which mirror with the Deflection of the membrane is moved. In the light path between a light transmitter and a light receiver on the housing is a second, a flat mirror surface having mirror provided. The light from the light transmitter hits through a first one Aperture on the first mirror and arrives at the reflection after reflection first and second mirrors through a second aperture to the light receiver. The reflection of the light beam on the two mirrors results in one of the Deflection of the diaphragm-dependent offset between the second aperture and the light beam reflected at the second mirror, so that the at the Light receiver reflected amount of light a function of the deflection of the membrane is.

Bekannt sind weiterhin Druckmeßdosen (DE-GM 74 05 439 und GB 21 15 548), bei denen einer als plane Spiegelfläche ausgebildeten Membrane gegenüberliegend die Enden zweier Lichtleiter vorgesehen sind, von denen der eine mit einem Lichtsender und der andere mit einem Lichtempfänger verbunden ist. Der an der Spiegelfläche in den anderen Lichtleiter reflektierte Teil des Lichtstrahles ist eine Funktion der Auslenkung der Membrane. Bekannt ist es auch, eine solche Druckmeßdose als Differenzdruckmeßdose auszubilden, und zwar zur Messung der Druckdifferenz in einem von einem Druckmedium durchströmten Kanal in Strömungsrichtung vor und nach einer in dem Kanal vorgesehenen Verengung.Pressure transducers (DE-GM 74 05 439 and GB 21 15 548) are also known opposite that of a membrane designed as a flat mirror surface Ends of two light guides are provided, one of which with a light transmitter and the other is connected to a light receiver. The one on the mirror surface in part of the light beam reflected by the other light guide is a function of Deflection of the membrane. It is also known to be such a pressure cell Differential pressure transducer form, namely for measuring the pressure difference in a channel through which a pressure medium flows in the direction of flow and after a narrowing in the channel.

Bekannt ist weiterhin ein Verfahren zum kontaktlosen Messen des Unterdrucks in einem verschlossenen Behälter, bei dem eine Lichtquelle durch der Reflexion an der nach Art eines Hohlspiegels konkav gewölbten Außenfläche eines Behälterverschlusses auf einer Mattscheibe als Fokus abgebildet wird, dessen Durchmesser eine Funktion des Krümmungsradius und damit des Innendrucks des Behälters ist. Mit einer Videokamera wird dieser Fokus erfaßt, so daß das Signal der Videokamera ein Maß für den Innendruck des Behälters ist.A method for contactless measurement of the vacuum in is also known a sealed container, in which a light source is reflected by the in the manner of a concave mirror, concavely curved outer surface of a container closure is shown on a focusing screen as a focus, the diameter of which is a function the radius of curvature and thus the internal pressure of the container. With a This camera detects this focus, so that the signal from the video camera is a measure of the internal pressure of the container.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Druckmeßdose aufzuzeigen, die sich durch eine hohe Genauigkeit und Empfindlichkeit auszeichnet. Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Druckmeßdose entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet.The object of the invention is to show a load cell, which is characterized by a high accuracy and sensitivity. To solve this problem is one Pressure sensor designed according to claim 1.

Die Druckmessung erfolgt mit der erfindungsgemäßen Druckmeßdose weitestgehend hysteresefrei mit großer Auflösung, und zwar insbesondere auch deswegen, weil durch die konvexe Ausbildung der Spiegelfläche des Spiegelelementes und durch die Anordnung der Mittelebene der Spiegelfläche quer zur Achse der Auslenkung der Membrane bei unterschiedlichen Stellungen dieser Membrane und damit des Spiegelelementes eine Reflexion des Lichtstromes an unterschiedlichen Bereichen der konkav gekrümmten Spiegelfläche erfolgt, so daß der Durchmesser des reflektierten Lichtstroms und damit auch die durch die vorgegebene Eintrittsöffnung des Lichtempfängers in diesen eintretende Lichtmenge sowie das vom Lichtempfänger gelieferte elektrische Meßsignal von der Auslenkung der Membrane abhängig sind.The pressure measurement is carried out as far as possible with the pressure load cell according to the invention free of hysteresis with high resolution, especially because of the convex formation of the mirror surface of the mirror element and by the Arrangement of the center plane of the mirror surface transverse to the axis of the deflection of the Membrane at different positions of this membrane and thus the Mirror element a reflection of the luminous flux at different areas of the concave curved mirror surface takes place so that the diameter of the reflected Luminous flux and thus also through the predetermined entry opening of the Light receiver in this entering amount of light and that of the light receiver delivered electrical measurement signal depend on the deflection of the membrane.

Kleine Bewegungen der Membrane führen bereits zu großen Änderungen des Meßsignals, wodurch sich eine hohe Empfindlichkeit ergibt. Weiterhin wird das Meßsignal durch Ablagerungen Fremd- und Staubpartikeln, z. B. an der Spiegelfläche nur geringfügig in seiner Tendenz beeinflußt. Die Membrane und das Spiegelelement können mit geringer Masse hergestellt werden, so daß auch Beschleunigungskräfte das Meßergebnis nicht verfälschen, die Druckmeßdose also insbesondere auch für eine Verwendung in Fahrzeugen geeignet ist.Small movements of the membrane already lead to big changes in the Measurement signal, which results in a high sensitivity. Furthermore, that will Measurement signal due to deposits of foreign and dust particles, e.g. B. on the mirror surface only slightly influenced in its tendency. The membrane and the mirror element can be manufactured with low mass, so that acceleration forces Do not falsify the measurement result, especially the pressure cell for one Use in vehicles is suitable.

Die Spiegelfläche ist auf jeden Fall flächenmäßig größer als der Querschnitt des auftreffenden Lichtstromes des Lichtsenders, so daß in den unterschiedlichen Stellungen der Membrane die Reflexion des Lichtstromes an unterschiedlichen Bereichen der Spiegelfläche auch möglich ist.The surface of the mirror is definitely larger than the cross section of the incident light flux of the light transmitter, so that in the different Positions of the membrane reflect the light flux at different Areas of the mirror surface is also possible.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Druckmeßdose zur Messung des Differenzdruckes ausgebildet, und zwar bevorzugt zur Messung des Differenzdruckes zwischen einem statischen und einem dynamischen Druck in einem Strömungskanal. Die Druckmeßdose kann dann Bestandteil einer Vorrichtung zur Messung der Menge eines einen Strömungskanal durchströmenden Strömungsmediums sein, beispielsweise Bestandteil eines Luftmassenmessers zur Messung der den Ansaugkanal einer Brennkraftmaschine durchströmenden Luftmenge.In a preferred embodiment, the pressure cell for measuring the Differential pressure formed, preferably for measuring the differential pressure between a static and a dynamic pressure in a flow channel. The load cell can then be part of a device for measuring the amount of a flow medium flowing through a flow channel, for example Part of an air mass meter for measuring the intake duct of a Airflow flowing through the internal combustion engine.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:Developments of the invention are the subject of the dependent claims. The invention is explained in more detail below with reference to the figures using an exemplary embodiment. Show it:

Fig. 1 in vereinfachter Darstellung und im Schnitt eine Druckmeßdose gemäß der Erfindung; Figure 1 in a simplified representation and in section a pressure cell according to the invention.

Fig. 2 in vereinfachter Darstellung eine Draufsicht auf die in der Fig. 4 linke Seite der Membrane der Druckmeßdose sowie auf das Spiegelelement und die Lichtsender- und Empfängereinheit; FIG. 2 shows a simplified top view of the left side of the diaphragm of the pressure load cell in FIG. 4 and of the mirror element and the light transmitter and receiver unit;

Fig. 3 und 4 eine Grafik zur Erläuterung der Wirkungsweise der Druckmeßdose. FIGS. 3 and 4 is a graph for explaining the operation of the load cell.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Druckmeßdose 20 dient zur Bestimmung der Differenz zwischen dem Druck P1 und dem Druck P2, wobei P1 beispielsweise der statische Druck und P2 der dynamische Druck in einem von einem gasförmigen Medium, beispielsweise von Luft durchströmten Kanal sind.The load cell 20 shown in FIGS. 1 and 2 is used to determine the difference between the pressure P1 and the pressure P2, wherein P1, for example, the static pressure and P2 the dynamic pressure are in a flow-through by a gaseous medium such as air channel.

Die Druckmeßdose besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 31, welches durch eine aus Metall gefertigte, kreisscheibenförmige Membrane 32, die an ihrem Umfang am Gehäuse 31 eingespannt ist, in zwei nach außen hin und gegeneinander abgedichtete Teilräume 33 und 34 unterteilt ist, von denen der eine Teilraum, beispielsweise der Teilraum 33 mit dem statischen Druck P1 und der andere Teilraum 34 mit dem dynamischen Druck P2 beaufschlagt ist. Bevorzugt ist die Druckmeßdose 30 in einer entsprechenden Sonde integriert vorgesehen, so daß sich für die Verbindungen zwischen den Meßöffnungen der Sonde und den zugehörigen Teilräumen 33 bzw. 34 sehr kurze eine hohe Dynamik und ein genaues Meßergebnis sicherstellende Längen ergeben.The pressure transducer consists essentially of a housing 31 , which is divided by a circular disc-shaped membrane 32 made of metal, which is clamped on its periphery on the housing 31 , into two outwardly and against each other sealed sub-spaces 33 and 34 , one of which Partial space, for example the partial space 33 with the static pressure P1 and the other partial space 34 with the dynamic pressure P2. The pressure transducer 30 is preferably provided integrated in a corresponding probe, so that very short lengths ensuring high dynamics and an accurate measurement result result for the connections between the measurement openings of the probe and the associated subspaces 33 and 34 .

Zur Erfassung der Auslenkung der Membrane 32 in Abhängigkeit von der Druckdifferenz ist in der Mitte der Membrane 32 ein Spiegelelement 35 befestigt, welches bei der dargestellten Ausführungsform von einem eine konkave Spiegelfläche 36 bildenden und von der Membrane 32 in den Teilraum 33 vorstehenden Metallplättchen gebildet ist. Die Spiegelfläche 36 ist nur in einer Ebene gekrümmt, d. h. die Spiegelfläche 36 entspricht bei der dargestellten Ausführungsform einem Teil einer Kreiszylinderfläche mit einer Zylinderachse, die parallel zur Ebene E der Membrane 2 und damit senkrecht zur Auslenkrichtung A der Membrane 32 und senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1 verläuft. Weiterhin ist das Spiegelelement 35 so angeordnet, daß die Mittelebene M, zu der die Spiegelfläche 36 symmetrisch ausgebildet ist und in der auch die vorerwähnte Krümmungs- bzw. Zylinderachse liegt, ebenfalls parallel oder in etwa parallel zur Ebene E angeordnet ist.To detect the deflection of the membrane 32 as a function of the pressure difference, a mirror element 35 is fastened in the middle of the membrane 32 , which in the embodiment shown is formed by a metal plate forming a concave mirror surface 36 and protruding from the membrane 32 into the partial space 33 . The mirror surface 36 is curved only in one plane, i.e. the mirror surface 36 corresponds in the embodiment shown to a part of a circular cylinder surface with a cylinder axis that is parallel to the plane E of the membrane 2 and thus perpendicular to the deflection direction A of the membrane 32 and perpendicular to the plane of the drawing in FIG extends. 1,. Furthermore, the mirror element 35 is arranged such that the center plane M, to which the mirror surface 36 is symmetrical and in which the aforementioned axis of curvature or cylinder lies, is also arranged parallel or approximately parallel to the plane E.

Der konkaven Spiegelfläche 36 gegenüberliegend ist in einem vorgegebenen Abstand eine Lichtsende- und Detektoreinheit 37, beispielsweise eine Reflexlichtschranke, angeordnet, die in einem gemeinsamen Gehäuse 38 einen Infrarot-Licht-Sender 39 in Form einer IR-Diode und ein Infrarot-Licht-Empfänger 40 in Form eines Fototransistors enthält. Die Einheit 37 ist so positioniert, daß der IR-Sender 39 und der IR-Empfänger 40 bei der für die Fig. 1 gewählten Darstellung senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1, d. h. parallel zur Krümmungsachse der Spiegelfläche 36 gegeneinander versetzt sind, beide mit ihrer jeweils von einem linsenartigen Körper gebildeten Lichtaustrittsöffnung bzw. Lichteintrittsöffnung der Spiegelfläche 36 zugewandt sind und mit ihren optischen Achsen eine Ebene M' definieren, die senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1 liegt. Opposite the concave mirror surface 36 , a light transmission and detector unit 37 , for example a reflex light barrier, is arranged at a predetermined distance, which has an infrared light transmitter 39 in the form of an IR diode and an infrared light receiver 40 in a common housing 38 contains in the form of a phototransistor. The unit 37 is positioned so that the IR transmitter 39 and IR receiver 40 perpendicular at the selected for the Fig. 1 representation to the plane of Fig. 1, are staggered ie parallel to the axis of curvature of the mirror surface 36, both with their each formed by a lens-like body light exit opening or light entry opening facing the mirror surface 36 and define with their optical axes a plane M 'which is perpendicular to the plane of the drawing in FIG. 1.

Weiterhin ist die Einheit 37 u. a. unter Berücksichtigung der Krümmung der Spiegelfläche 36 sowie der Brennpunkte der Linsen am Sender 39 und Empfänger 40 so justiert, daß in einer angenommenen Endstellung der Bewegung bzw. des Hubes der Membrane 2 in Richtung der Achse A die Achsen des Senders 39 und des Empfängers 40 ebenfalls in der Ebene M liegen, d. h. die Ebene M und M' zusammenfallen, und die gesamte leuchtende Fläche des Senders 39 auf der aktiven Fläche des Empfängers 40 abgebildet wird, und zwar möglichst formatfüllend, d. h. der ausgesandte Lichtstrom 41 in den Lichtstrom 42 derart reflektiert wird, daß der Querschnitt des auf den Empfänger 40 auftreffenden Lichtstromes 42 gleich der Öffnung des Empfängers 40 ist. In dieser ersten Stellung trifft die größte Lichtmenge auf den Empfänger 40, so daß dieser dementsprechend auf das größte Signal an seinem Ausgang liefert.Furthermore, the unit 37 is adjusted, taking into account the curvature of the mirror surface 36 and the focal points of the lenses on the transmitter 39 and receiver 40, such that in an assumed end position of the movement or the stroke of the membrane 2 in the direction of the axis A, the axes of the transmitter 39 and the receiver 40 also lie in the plane M, ie the plane M and M 'coincide, and the entire luminous surface of the transmitter 39 is imaged on the active surface of the receiver 40 , and as far as possible to fill the format, ie the emitted luminous flux 41 in the luminous flux 42 is reflected such that the cross section of the luminous flux 42 incident on the receiver 40 is equal to the opening of the receiver 40 . In this first position, the greatest amount of light hits the receiver 40 , so that it accordingly delivers the largest signal at its output.

Wird die Membrane 32 aufgrund des sich ändernden Differenzdruckes in den Teilräumen 33 und 34 aus dieser ersten Lage ausgelenkt und dadurch das Spiegelelement relativ zu der Ebene M' bewegt, die durch die optischen Achse des Senders 39 und des Empfängers 40 bestimmt ist, so wird nicht nur das Licht des Senders 39 derart an der Spiegelfläche 36 reflektiert, daß nur noch ein Teil der Öffnung des Empfänger 40 vom Lichtstrom 42 getroffen wird, sondern es tritt zugleich auch eine Vergrößerung des Querschnittes des reflektierten Lichtstromes 42 auf, d. h. eine Reduzierung der Lichtdichte des auf den Empfänger 40 auftreffenden Lichtstromes. Hierdurch ist gewährleistet, daß bereits kleine Auslenkungen der Membrane 32 eine starke Änderung des vom Empfänger 40 gelieferten Signals bewirken.If the diaphragm 32 is deflected from this first position due to the changing differential pressure in the subspaces 33 and 34 and the mirror element is thereby moved relative to the plane M ', which is determined by the optical axis of the transmitter 39 and the receiver 40 , this is not the case only the light of the transmitter 39 is reflected on the mirror surface 36 such that only a part of the opening of the receiver 40 is hit by the luminous flux 42 , but at the same time there is an increase in the cross section of the reflected luminous flux 42 , ie a reduction in the light density of the luminous flux incident on the receiver 40 . This ensures that even small deflections of the membrane 32 cause a strong change in the signal supplied by the receiver 40 .

Diese vorgenannten Verhältnisse sind in den Fig. 3 und 4 für zwei angenommene Endstellung der Auslenkung der Membrane 32 wiedergegeben. In diesen Figuren ist jeweils die Spiegelfläche 36 dargestellt und mit dem Doppelpfeil A die Auslenkung der Membrane 32 und damit die Bewegung des Spiegelelementes bzw. der Spiegelfläche 36 angedeutet. Der IR-Sender und der IR-Empfänger befinden sich jeweils gegeneinander versetzt senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 3 und 4. Die beiden unterbrochenen, parallelen horizontalen Linien 43 begrenzen jeweils die Lichteintrittsöffnung bzw. Öffnung des IR-Empfängers, die (Lichteintrittsöffnung) bei der vorliegenden Ausführungsform gleich der Lichtaustrittsöffnung des IR-Senders ist. Die unterbrochene, vertikale Linie 44 deutet den Querschnitt an, den das reflektierte Lichtbündel 42 beim Auftreffen auf den IR-Empfänger 40 aufweist.These aforementioned relationships are shown in FIGS. 3 and 4 for two assumed end positions of the deflection of the membrane 32 . The mirror surface 36 is shown in each of these figures, and the double arrow A indicates the deflection of the membrane 32 and thus the movement of the mirror element or the mirror surface 36 . The IR transmitter and the IR receiver are each offset from one another perpendicular to the plane of the drawing in FIGS. 3 and 4. The two interrupted, parallel horizontal lines 43 each delimit the light entry opening or opening of the IR receiver, the (light entry opening) at the present embodiment is equal to the light exit opening of the IR transmitter. The interrupted, vertical line 44 indicates the cross section that the reflected light bundle 42 has when it strikes the IR receiver 40 .

In der Fig. 3 bilden die Mittelebene M der Spiegelfläche 36 und die Ebene M' eine gemeinsame Ebene. Durch die vorgenannte Justierung der Einheit 37 wird das Licht des IR-Senders 39 vollständig an den IR-Empfänger 40 reflektiert, und zwar derart, daß der Durchmesser 44 des auftreffenden, reflektierten Lichtstromes 42 gleich dem Öffnungsquerschnitt 43 des IR-Empfängers 40 ist. Mit 45 und 46 ist in der Fig. 3 der obere und der untere Rand des Lichtbündels 41 bezeichnet. Diese Ränder werden an der Spiegelfläche 36 symmetrisch zur Mittelebene M reflektiert.In FIG. 3, the median plane M to form the mirror surface 36 and the plane M 'a common plane. By the aforementioned adjustment of the unit 37 , the light of the IR transmitter 39 is completely reflected on the IR receiver 40 , in such a way that the diameter 44 of the incident, reflected light flux 42 is equal to the opening cross section 43 of the IR receiver 40 . The upper and lower edges of the light beam 41 are designated by 45 and 46 in FIG. 3. These edges are reflected on the mirror surface 36 symmetrically to the center plane M.

In der Fig. 4 sind die entsprechenden Verhältnisse für den Fall dargestellt, daß die Spiegelfläche 36 in Richtung der Achse A nach unten bewegt wurde, und zwar um den Hub H, so daß die beiden Ebenen M und M' um diesen Hub gegeneinander versetzt sind. Wie die Fig. 4 zeigt, erfolgt in diesem Fall die Reflexion des Lichtbündels 41 an der Spiegelfläche 36 nicht mehr symmetrisch zur Mittelachse M, d. h. der angenommene Randstrahl 45 des Lichtbündels 41 wird in einem im Vergleich zur Fig. 3 größeren Abstand von der Mittelachse M reflektiert, so daß sich aufgrund der anderen Orientierung der Spiegelfläche an diesem Reflexionspunkt eine Vergrößerung des Winkels zwischen dem auftreffenden Randstrahl 45 und dem reflektierten Randstrahl 45' ergibt. Der untere Randstrahl 46 des Lichtbündels 41 wird an einem Punkt der Spiegelfläche 36 reflektiert, der im Vergleich zur Fig. 3 der Mittelebene M näher liegt, so daß sich eine Verkleinerung des Winkels zwischen dem unteren Randstrahl 46 und dem reflektierten Randstrahl 46' ergibt, mit der Folge, daß der auf den IR-Empfänger 40 auftreffende reflektierte Lichtstrom 42 nicht nur gegenüber der Öffnung 43 des Lichtempfängers 40 verschoben ist, also nur ein Teil der Öffnung von dem Lichtstrom 42 getroffen wird, sondern der reflektierte Lichtstrom 42 weist in der Ebene des Empfängers 40 auch einen gegenüber der Fig. 3 wesentlich größeren Durchmesser 44 auf, was einer Reduzierung der Lichtdichte entspricht.In FIG. 4, the corresponding conditions are shown for the case in which the mirror surface 36 in the direction of the axis A to move below was, and are indeed so that the two planes M and M 'are offset from one another around the hub H to this hub . As shown in FIG. 4, in this case the reflection of the light bundle 41 on the mirror surface 36 is no longer symmetrical to the central axis M, ie the assumed edge beam 45 of the light bundle 41 is at a greater distance from the central axis M than in FIG. 3 reflected, so that due to the different orientation of the mirror surface at this reflection point there is an increase in the angle between the incident edge ray 45 and the reflected edge ray 45 '. The lower edge ray 46 of the light bundle 41 is reflected at a point of the mirror surface 36 which is closer to the central plane M in comparison with FIG. 3, so that there is a reduction in the angle between the lower edge ray 46 and the reflected edge ray 46 ' the consequence that the reflected luminous flux 42 impinging on the IR receiver 40 is not only shifted with respect to the opening 43 of the light receiver 40 , that is to say only a part of the opening is hit by the luminous flux 42 , but the reflected luminous flux 42 points in the plane of the Receiver 40 also has a substantially larger diameter 44 than in FIG. 3, which corresponds to a reduction in the light density.

In der Fig. 4 ist dies nochmals links von der Spiegelfläche 36 durch zwei Kreise wiedergegeben. Der Kreis 43' definiert die Öffnung des IR-Empfängers 40. Der Kreis 44' definiert den Durchmesser des auf diesen Empfänger auftreffenden reflektierten Lichtstromes 42. Das von dem IR-Empfänger 40 gelieferte Signal entspricht dem schraffierten Bereich, der nur einen Bruchteil der Fläche des Kreises 44 und damit der Lichtmenge des reflektierten Lichstromes 42 darstellt. In der der Fig. 3 dargestellten Lage der Spiegelfläche 36, in der der Durchmesser des reflektierten Lichtstromes 42 an IR-Empfänger 40 gleich der Öffnung 43, also die Kreise 43' und 44' deckungsgleich sind, gelangt die gesamte Lichtmenge des reflektierten Lichtstromes 42 an den IR- Empfänger 40.In FIG. 4, this is shown again to the left of the mirror surface 36 by two circles. The circle 43 'defines the opening of the IR receiver 40 . The circle 44 'defines the diameter of the reflected luminous flux 42 striking this receiver. The signal supplied by the IR receiver 40 corresponds to the hatched area, which represents only a fraction of the area of the circle 44 and thus the amount of light of the reflected luminous flux 42 . In the position of the mirror surface 36 shown in FIG. 3, in which the diameter of the reflected light flux 42 at the IR receiver 40 is equal to the opening 43 , that is to say the circles 43 'and 44 ' are congruent, the total amount of light of the reflected light flux 42 arrives the IR receiver 40 .

Wird davon ausgegangen, daß eine Auslenkung der Membrane 32 auf einer Ausgangsstellung, in der ein Differenzdruck zwischen den beiden Teilräumen 33 und 34 nicht besteht, nur in einer Richtung erfolgt, so entspricht der in der Fig. 3 wiedergegebene Zustand beispielsweise dieser Ausgangsstellung. Ist eine Auslenkung der Membrane 32 in beiden Richtungen zu erwarten, so entspricht der in der Fig. 3 dargestellte Zustand beispielsweise derjenigen Lage, die die Membrane bei der maximalen Auslenkung in einer Richtung aufweist, so daß trotz Verwendung nur eines einzigen Spiegelelementes und einer einzigen Einheit 37 ein Ausgangssignal am Empfänger 40 erhalten wird, welches nicht nur die Größe, sondern auch die Richtung der Auslenkung der Membrane 32 wiedergibt.If it is assumed that the diaphragm 32 is deflected only in one direction at a starting position in which there is no differential pressure between the two partial spaces 33 and 34 , the state shown in FIG. 3 corresponds to this starting position, for example. If the diaphragm 32 is expected to be deflected in both directions, the state shown in FIG. 3 corresponds, for example, to the position which the diaphragm has in one direction at the maximum deflection, so that despite the use of only a single mirror element and a single unit 37 an output signal is received at the receiver 40 , which reflects not only the size but also the direction of the deflection of the membrane 32 .

Grundsätzlich sind auch Ausführungen denkbar, bei denen zwei oder mehrere Spiegelelemente 35 mit zugehörigen Einheiten 37 vorgesehen sind. In principle, designs are also conceivable in which two or more mirror elements 35 with associated units 37 are provided.

Reference list

3030th

Druckmeßdose
Pressure cell

3131

Gehäuse
casing

3232

Membrane
membrane

3333

, ,

3434

Teilraum
Subspace

3535

Spiegelelement
Mirror element

3636

Spiegelfläche
Mirror surface

3737

opto-elektrischen Einheit
opto-electrical unit

3838

Gehäuse
casing

3939

IR-Sender
IR transmitter

4040

IR-Empfänger
IR receiver

4141

, ,

4242

Lichtstrom
Luminous flux

4343

, ,

4444

Linie
line

4343

', ',

4444

' Kreis
'Circle

4545

, ,

4646

Randstrahl
Edge jet

4545

', ',

4646

' reflektierter Randstrahl
'reflected edge beam

4747

Fläche
area

Claims

1. Load cell for measuring the pressure of a flow medium, in particular for measuring the pressure of gases and / or air, with at least one membrane ( 32 ) provided in a housing ( 31 ), the at least one formed in the housing ( 31 ) and with the flow medium pressure sub-space ( 33 , 34 ) which can be acted upon, and with a measuring device ( 35 , 37 ) for generating at least one electrical measurement signal which is dependent on the size (A) of the diaphragm, the measuring device being operated by a mirror element ( 35 ) with a mirror surface ( 36 ) and is formed by an opto-electrical unit ( 37 ) which has at least one light transmitter ( 39 ) for generating a light flux ( 41 ) directed onto the mirror surface ( 36 ) and at least one light receiver ( 40 ) for receiving the light from the mirror surface ( 36 ) has reflected luminous flux, the mirror element ( 35 ) on the membrane ( 32 ) or on the housing ( 31 ) and the opto - Electrical unit ( 37 ) are provided on the housing or on the membrane ( 32 ) and the amount of light incident on the light receiver ( 40 ) is a function of the deflection (A) of the membrane ( 32 ), characterized in that the mirror surface ( 36 ) is curved concavely about an axis of curvature running perpendicular to the deflection (A) of the membrane ( 32 ), that the at least one light transmitter ( 39 ) and the at least one light receiver ( 40 ) are offset from one another in the direction of the axis of curvature and with their optical axes a plane ( M ') which is parallel to a central plane (M) of the mirror surface ( 36 ) including the axis of curvature, the distance between the plane (M') and the central plane (M) being a function of the deflection (A) of the membrane ( 32 ) is.

2. Load cell according to claim 1, characterized in that the mirror element ( 35 ) and the opto-electrical unit ( 37 ) in a housing ( 31 ) formed and delimited by the membrane ( 32 ) part ( 33 ) are housed.

3. Load cell according to claim 2, characterized in that the mirror element ( 35 ) and the opto-electrical unit ( 37 ) containing subspace ( 33 ) is a subspace charged with the flow medium pressure.

4. Pressure sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the opto-electrical unit ( 37 ) is adjusted such that in an initial position of the membrane ( 32 ) emerging from the light transmitter ( 39 ) on the mirror surface ( 36 ) reflected light beam and light beam striking the light receiver has a cross-section ( 44 ) that is the same or almost the same as the opening cross-section of the light receiver ( 40 ), while when the diaphragm ( 32 ) and the mirror element ( 35 ) are deflected from this starting position, the cross-section of the Light receiver ( 40 ) incident reflected light beam ( 42 ) is larger than the opening cross section of the light receiver ( 40 ).

5. Pressure cell according to one of the preceding claims, characterized by their training as a differential pressure cell.

6. Load cell according to one of the preceding claims, characterized by their training as a load cell for measuring static and dynamic pressure or the difference of these pressures in an air intake duct Internal combustion engine.