電位傳感器元件及其生產(chǎn)方法
【專利說明】電位傳感器元件及其生產(chǎn)方法
[0001]本發(fā)明涉及一種電位傳感器元件和一種生產(chǎn)所述電位傳感器元件的方法。
[0002]在通過電位測定法進(jìn)行的溶液分析中，測量元件浸入分析溶液中，并且電位的潛在變化由所增加的試劑的作用決定。用這種方法，電位測定法能夠主要用于進(jìn)行酸、堿和氧化還原滴定?，F(xiàn)在，通常采用玻璃電極作為PH值測量的測試元件；這樣的電極在市場上是容易得到的。
[0003]由于在電位測量中，傳感器的電子部件區(qū)域經(jīng)常存在有水分、灰塵、污垢粒子或者侵蝕性物質(zhì)，因此，EP1206012A2中提出了傳感器元件和相應(yīng)的基本單元之間的非接觸式信號傳輸，這樣傳感器元件和基本單元之間不存在任何電子接觸元件，這樣的電子接觸元件會由于轉(zhuǎn)換點的環(huán)境影響而腐蝕或者遭受其它方面的功能損害。根據(jù)EP1206012A2，測量元件永久連接于防護(hù)殼體，傳感器的電子單元位于該防護(hù)殼體中，并且該防護(hù)殼體密封以免除外部影響。連接于電子傳感單元的非接觸接口用于與電子基本單元中相應(yīng)的非接觸接口交換能量和信號。例如非接觸式信號傳輸通過感應(yīng)實現(xiàn)。
[0004]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，甚至在這些類型的傳感器元件的情形下，傳感器的電子單元實際上不能通過防護(hù)殼體得到足夠有效的保護(hù)，以免除例如電磁輻射的外部影響。電子傳感單元向外部的熱量散發(fā)以及電子元件之間的電流泄露同樣仍是沒有完全解決的問題。
[0005]因此，本發(fā)明的目的是提供一種電位傳感器元件，以及提供一種生產(chǎn)該電位傳感器元件的相應(yīng)方法，所述電位傳感器元件堅固耐用，能夠提供幾乎任何邊界條件下的可靠的測量結(jié)果，并能夠以明確的、可重復(fù)的方式生產(chǎn)。
[0006]本發(fā)明的目的分別通過權(quán)利要求1和權(quán)利要求10的特征實現(xiàn)。
[0007]根據(jù)本發(fā)明，所述電位傳感器元件包括測量元件和永久固定于所述測量元件的防護(hù)殼體，在所述防護(hù)殼體內(nèi)容納有電子傳感單元，電子傳感單元被封閉以免受外部影響。電子傳感單元連接于非接觸接口，該非接觸接口適于與電子基本單元中相應(yīng)的非接觸接口交換能量和信號。所述防護(hù)殼體包括外套筒和置于所述外套筒內(nèi)的內(nèi)套筒，所述電子傳感單元置于所述內(nèi)套筒中；所述內(nèi)套筒中的所述電子傳感單元被第一灌注料包圍，從而容納有所述電子傳感單元和所述第一灌注料的所述內(nèi)套筒形成所述防護(hù)殼體的內(nèi)部填充元件。所述內(nèi)部填充元件通過第二灌注料永久固定于所述外套筒，所述第二灌注料不同于所述第一灌注料。
[0008]這種類型的傳感器元件是結(jié)實的，并幾乎能夠在任何的外部環(huán)境(溫度變化、腐蝕環(huán)境、電磁場輻射)中長時間用于測量。所述電子傳感單元被最佳地保護(hù)，同時能夠保證電子元件產(chǎn)生的熱量充分地向外部散發(fā)。
[0009]優(yōu)選地，所述電子傳感元件配置為安裝有電子元件的電路板。這提高了傳感器元件的緊湊性。
[0010]為提高對電磁輻射的防護(hù)，所述防護(hù)殼體的所述內(nèi)套筒由金屬制成，該金屬更優(yōu)選地為銅。
[0011]關(guān)于生產(chǎn)方法，所述內(nèi)套筒配置為兩部分是特別有益的，其中所述內(nèi)套筒包括安裝部和能夠安裝于所述安裝部的中空套設(shè)部。這有助于在所述中空套設(shè)部安裝到位之前，通過所述安裝部的協(xié)助能夠?qū)⑺鰷y量元件的傳感器接觸部焊接至所述電子傳感單元相應(yīng)的接觸部。
[0012]在此特別優(yōu)選地，所述電子傳感單元連接于第一連接元件，所述第一連接元件與形成于所述內(nèi)套筒的安裝部配合。通過所述第一連接元件和所述第二連接元件，在所述電子傳感單元和所述安裝部之間產(chǎn)生正鎖止(positive-locking)或摩擦鎖止(frict1n-locking)連接。這種連接限定所述電子傳感單元在所述防護(hù)殼體中的特定位置，另外還便于在位于預(yù)安裝狀態(tài)的所述電子傳感單元上的任何必要的焊接操作。
[0013]所述第一連接元件可以是，例如，凸出部，所述第二連接元件可以是凹槽部。也可為相反的設(shè)置。最后，還可為任何其它的可分離的連接技術(shù)。
[0014]優(yōu)選地，所述傳感器元件的非接觸接口為包括有線圈的感應(yīng)接口。當(dāng)所述感應(yīng)接口應(yīng)用時，能夠確保從所述電子基本單元向所述電子傳感單元的能量傳輸以及從所述電子傳感單元向所述電子基本單元的信號傳輸平行進(jìn)行而不產(chǎn)生干涉。
[0015]優(yōu)選地，所述線圈位于所述防護(hù)殼體的所述內(nèi)套筒的外部，并由所述第二灌注料包圍。
[0016]為獲得所述電子傳感單元最佳支撐和最佳保護(hù)的所需性能，優(yōu)選地，所述第一灌注料選自能夠提供良好導(dǎo)熱性和良好電絕緣性的灌注料，而所述第二灌注料選自能夠提供熱穩(wěn)定性粘結(jié)的灌注料。優(yōu)選地，兩種灌注料為雙組分粘結(jié)劑，所述第一灌注料和所述第二灌注料各自具有自己的主要功能。
[0017]根據(jù)本發(fā)明提供的生產(chǎn)電位傳感器元件的方法，所述電位傳感器元件包括測量元件和永久固定于所述測量元件的防護(hù)殼體，在所述防護(hù)殼體中容納有電子傳感單元，所述電子傳感單元被封閉以免受外部影響，所述方法包括以下步驟:
[0018]提供所述測量元件；
[0019]圍繞所述電子傳感單元設(shè)置所述防護(hù)殼體的內(nèi)套筒，并將所述內(nèi)套筒永久固定于所述測量元件；
[0020]用第一灌注料填充所述內(nèi)套筒，并固化所述第一灌注料，由此形成內(nèi)部填充元件，所述內(nèi)部填充元件包括容納有所述電子傳感單元和所述第一灌注料的內(nèi)套筒，所述第一灌注料圍繞所述電子傳感單元；
[0021]用不同于所述第一灌注料的第二灌注料填充所述防護(hù)殼體的外套筒，所述外套筒一端開口，將所述內(nèi)部填充元件引入所述外套筒中，固化所述第二灌注料，使得所述內(nèi)部填充元件永久固定于所述防護(hù)殼體的所述外套筒。
[0022]這種生產(chǎn)方法能夠確保，幾乎能完全避免灌注料中的空氣夾雜物，并能夠提供在所述防護(hù)殼體的外套筒中用于保護(hù)和嵌入電子傳感單元的多層結(jié)構(gòu)。所述生產(chǎn)方法還易于重復(fù)生產(chǎn)，這意味著能夠可快速連續(xù)生產(chǎn)。
[0023]優(yōu)選地，所述內(nèi)套筒圍繞所述電子傳感單元以及所述內(nèi)套筒永久固定于所述測量元件的布置包括以下步驟:
[0024]將所述內(nèi)套筒的安裝部永久固定于所述測量元件；
[0025]機(jī)械連接所述電子傳感單元和所述安裝部；
[0026]將所述測量元件的傳感器接觸部焊接于所述電子傳感單元；和
[0027]將所述內(nèi)套筒的中空套設(shè)部套設(shè)在所述安裝部上，使得所述中空套設(shè)部圍繞所述電子傳感單兀設(shè)置O
[0028]因此，所述電子傳感單元在所述防護(hù)殼體中的位置明確限定，這進(jìn)一步提高了所述方法的再現(xiàn)性，并且電子元件的處理，尤其是測量電線的焊接也較為方便。
[0029]本發(fā)明的其它特性和有益效果可從如下的說明書中得到，為此目的參考數(shù)字用于附圖。
[0030]圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的電位傳感器元件的立體圖；
[0031]圖2為圖1的電位傳感器元件的剖視圖，該電位傳感器元件的頂部設(shè)置有保護(hù)帽；
[0032]圖3為根據(jù)本發(fā)明的電位傳感器元件在生產(chǎn)過程中第一中間階段的剖視圖；
[0033]圖4為根據(jù)本發(fā)明的電位傳感器元件在生產(chǎn)過程中第二中間階段的剖視圖；
[0034]圖5為根據(jù)本發(fā)明的電位傳感器元件在生產(chǎn)過程中第三中間階段的剖視圖；
[0035]圖6為根據(jù)本發(fā)明的電位傳感器元件在生產(chǎn)過程中第四中間階段的剖視圖；以及
[0036]圖7為根據(jù)本發(fā)明的電位傳感器元件在生產(chǎn)過程中最后階段的剖視圖。
[0037]本實施例中，圖1和圖2所示的電位傳感器元件適于進(jìn)行PH值測量，但也可用于其它類型的電位分析。
[0038]該電位傳感器元件包括測量元件2，用于電子傳感單元6的防護(hù)殼體4永久固定于測量元件2。通常，測量元件2配置為測量桿，在本具體實施例中，該測量元件2為傳統(tǒng)的玻璃電極。如圖2所示，該測量元件2的前端區(qū)域覆蓋有保護(hù)帽8。
[0039]用于電子傳感單元6的防護(hù)殼體4同時用作機(jī)械式連接器，防護(hù)殼體4可分離地連接于相應(yīng)的基本元件(未顯示)，在該基本元件中配置有電子基本單元。防護(hù)殼體4與基本元件之間的連接可通過例如插銷接頭來實現(xiàn)。
[0040]電子傳感單元6優(yōu)選配置為電路板，電子元件安裝在該電路板上。電子傳感單元6通過電線10與測量元件2連接。電子傳感單元6還與非接觸接口 12連接，非接觸接口 12適于與電子基本單元(未顯示)中相應(yīng)的非接觸接口(未顯示)交換能量和信號。在此顯示的實施例中，非接觸接口 12為感應(yīng)接口，并包括有線圈14。在一些實施例中，線圈14可包括鐵氧體磁芯(ferrite core)。
[0041]通過與設(shè)置在電子基本單元內(nèi)的第二線圈(未顯示)配合，線圈14對電子基本單元向電子傳感單元6的電源信號傳輸以及電子傳感單元6向電子基本單元的測量信號傳輸均產(chǎn)生影響。電子傳感單元6、電子基本單元和相應(yīng)傳輸機(jī)構(gòu)的具體配置參見EP1206012A2的
[0041]-
[0044]段。另外，電子傳感單元6可包括與非接觸接口 12連接的微處理器，并且電子傳感單元6還可包括數(shù)字存儲器。
[0042]用于電子傳感單元6的防護(hù)殼體4包括容納有內(nèi)套筒20的外套筒18。外套筒18優(yōu)選具有U形結(jié)構(gòu)，該外套筒20比內(nèi)套筒20長，內(nèi)套筒20優(yōu)選為圓柱形狀，電子傳感單元6置于該內(nèi)套筒20中，也就是說，內(nèi)套筒20圍繞電子傳感單元6設(shè)置。外套筒18優(yōu)選由塑料制成，而內(nèi)套筒20優(yōu)選由金屬制成，更優(yōu)選地，該金屬為黃銅。
[0043]優(yōu)選地，內(nèi)套筒20還具有兩部分結(jié)構(gòu)，下面將結(jié)合圖3和圖5進(jìn)行更詳細(xì)地描述。
[0044]電子傳感單元6由內(nèi)套筒20和第一灌注料22包圍，以使得第一灌注料22和內(nèi)部容納有電子傳感單元6的內(nèi)套筒20形成防護(hù)殼體4的內(nèi)部填充元件，該內(nèi)部填充元件通過第二灌注料24與防護(hù)殼體4的外套筒18永久連接，該第二灌注料24與第一灌注料22不同。
[0045]第一灌注料22為選自能夠提供良好導(dǎo)熱性和良好絕緣性的灌注料，而第二灌注料24為選自能夠提供熱穩(wěn)定性粘結(jié)的灌注料。
[0046]在一實施例中，第一灌注料22為市場上可得到的、名稱為環(huán)氧樹脂(Araldite)的雙組分粘結(jié)劑，并由樹脂(resin)AY 103-1和固化劑(curing agent)HY 956組成。當(dāng)然，有多種其它本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的可供選擇的粘結(jié)劑。
[0047]第二灌注料24為，例如市場上可得到的、名稱為環(huán)氧樹脂快干(Araldite rapid)雙組分粘結(jié)劑，并包括樹脂(resin) AW 2104和固化劑(curing