mwirth-epo/epo-nmt-datasets huggingface dataset:
Dies ist dadurch realisierbar, dass eine zwischen zwei benachbarten Zähnen angeordnete Kammer das Gas nicht erst nach einer Drehung der Drehkolben um ca. 180°, sondern bereits bei einem geringeren Drehwinkel ausstößt.
This can be realized by the fact that a chamber situated between two teeth does not expel the gas only after a rotation of the rotary pistons by about 180°, but already at a smaller angle of rotation.
Bei einer derartig bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wälzkolbenpumpe muss das Gas zwischen zwei Stufen somit nicht von einer haupteinlassseitigen Kammer bis zu einer hauptauslassseitigen Kammer transportiert werden.
In such a preferred embodiment of the present Roots pump, the gas does not have to be conveyed between two stages by conveying it from a main inlet-side chamber to a main outlet-side chamber.
Beispielsweise erfolgt bei dreizähnigen Drehkolben das Ansaugen des Gases durch einen Haupteinlass an einer Oberseite der Pumpe.
For example, with three-toothed rotary pistons, gas is drawn through a main inlet at a top of the pump.
Der Transport des Gases von der ersten zur zweiten Stufe erfolgt durch einen Verbindungskanal, der mittig bei einem Drehwinkel von ca. 90° der Drehkolben angeordnet ist.
The gas is conveyed from the first to the second stage through a connection channel arranged centrally at a rotation angle of the rotary pistons of about 90°.
Dieser Verbindungskanal kann axial verlaufen, so dass das Gas in eine mittige Kammer der benachbarten Drehkolben eintritt.
This connection channel may extend axially so that the gas enters a central of the adjacent rotary pistons.
In dieser Pumpstufe wird das Gas sodann weiter in Richtung der Auslassseitegefördert und gelangt von diesem Bereich durch einen insbesondere schräg bzw. diagonal in der Zwischenwand angeordneten Kanal wieder in eine einlassseitige Kammer der nächsten Pumpstufe.
In this pump stage, the gas is then conveyed further towards the outlet side, from which region it flows into an inlet-side chamber of the adjacent pump stage through a channel arranged in particular obliquely or diagonally in the partitioning wall.
Insbesondere bei Drehkolben mit mehr als drei Zähnen können zwischen benachbarten Pumpstufen mehrfach axial verlaufende Kanäle angeordnet sein.
In particular with rotary pistons having more than three teeth, multiple axial channels can extend between adjacent pump stages.
Das Vorsehen axialer Kanäle hat insbesondere den Vorteil, dass die Herstellung der Kanäle technisch einfach ist.
Providing the axial channels has the particular advantage forming the channels is technically simple.
Es kann sich hierbei um axiale, insbesondere auch kreiszylindrische Bohrungen handeln.
These may be axial, in particular circularly cylindrical bores.
Um auch die schräg bzw. diagonal in den Zwischenwänden verlaufenden Verbindungskanäle technisch einfach ausgestalten zu können, sind Zwischenwände, in denen derartige Verbindungskanäle angeordnet sind, vorzugsweise in axiale Richtung dicker als Zwischenwände, in denen axiale Verbindungskanäle vorgesehen sind.
In order to also allow for a technically simple design of the connection channels extending obliquely or diagonally in the partition walls, partitioning walls, in which such connection channels are arranged, are preferably thicker in the axial direction than partitioning walls in which axial connection channels are provided.
Hierdurch ist es möglich, auch die schräg verlaufenden Verbindungskanäle gerade ohne Krümmung auszugestalten.
Thereby, it is possible to also design the oblique connection channels in a straight manner without bends.
Um die Leistungsaufnahme der Pumpe möglichst gering zu halten, weisen die Verbindungskanäle einen möglichst großen Querschnitt auf.
In the interest of keeping the power consumption of the pump as low as possible, the connection channels have as large a cross section as possible.
Viele Sensoren benutzen die so genannte MEMS-(Mikroelektromechanische Systeme-)Technologie, um elektronische Einrichtungen mit hoher Leistungsfähigkeit bei relativ niedrigen Kosten zu erzielen.
Many sensors use so-called MEMS (Micro-electromechanical Systems) technology to achieve high performance electronic devices at a relatively low cost.
Ein derartiger Sensor ist ein Fluid-Drucksensor, welcher einen MEMS-Druck-Transducer bzw. -wandler benutzt, wovon ein Beispiel im US-Patent 8,466,523 mit dem Titel ”Differential Pressure Sensor Device” bzw. ”Differentialdrucksensoreinrichtung” offenbart wird, deren gesamter Inhalt hier als Referenz eingearbeitet ist.
One such sensor is a fluid pressure sensor that uses a MEMS pressure transducer, an example of which is disclosed in U.S. Pat. No. 8,466,523 entitled, Differential Pressure Sensor Device, the entire content of which is incorporated herein by reference.
Einfach formuliert, weist ein MEMS-Druckwandler auf: ein kleines dünnes Siliziumdiaphragma, auf welchem eine piezoresistive Schaltung bzw. Piezowiderstandsschaltung gebildet ist, normalerweise eine Wheatstone-Brücke, welche Fachleuten im Elektronikbereich sehr gut bekannt ist.
Put simply, a MEMS pressure transducer comprises a small, thin silicon diaphragm onto which a piezoresistive circuit is formed, normally a Wheatstone bridge, well known to those of ordinary skill in the electronic arts.
Die Diaphragma-Ab- bzw. Auslenkungen, welche durch Druck verursacht sind, welcher an dem Diaphragma angelegt ist, ändern die Widerstandswerte der Piezowiderstände in der Brückenschaltung.
Diaphragm deflections caused by pressure applied to the diaphragm change the resistance values of the piezoresistors in the bridge circuit.
Eine elektronische Schaltung, welche an die Brückenschaltung gekoppelt ist, detektiert die Widerstandsänderungen der piezoresistiven Brückenschaltung und gibt ein elektrisches Signal aus, welches sich mit den Diaphragma-Auslenkungen ändert und somit repräsentativ für den Druck ist, welcher an dem Diaphragma angelegt ist.
An electronic circuit coupled to the bridge circuit detects the resistance changes of the piezoresistive bridge circuit and outputs an electrical signal, which changes with diaphragm deflections and is thus representative of the pressure applied to the diaphragm.
Das Ausgangssignal ist typischerweise eine Gleichspannung, deren Größe sich mit dem angelegten Druck ändert und damit einem angelegten Druck entspricht.
The output signal is typically a D.C. voltage, the magnitude of which changes with applied pressure and thus corresponds to an applied pressure.
Während die MEMS-Druckwandler sich als robust, genau und verhältnismäßig kostengünstig bewährt haben, sind die von einem MEMS-Druckwandler ausgegebenen Signale gewöhnlicherweise nichtlinear.
While MEMS pressure transducers have proven to be rugged, accurate, and relatively low cost, the signals output from a MEMS pressure transducer are usually non-linear.
Sie können auch sehr breit variieren, und sie können zwischen unterschiedlichen MEMS-Druckwandlereinrichtungen unvorhersagbar sein.
They can also vary widely and unpredictably between different MEMS pressure transducer devices.
Es ist deshalb häufig notwendig, ein Signal, welches von einem MEMS-Druckwandler ausgegeben ist, zu ”bearbeiten”, um ein elektrisches Signal bereitzustellen, welches sich linear über einen vorher festgelegten Bereich von Drücken ändert, welche an einem MEMS-Druckwandler angelegt sind.
It is therefore often necessary to “process” a signal output from a MEMS pressure transducer in order to provide an electrical signal that varies linearly over a predetermined range of pressures applied to a MEMS pressure transducer.
Fluiddrucksensoren, welche MEMS-Druckwandler benutzen, führen typischerweise verschiedene vorher festgelegte mathematische Operationen an dem elektrischen Signal durch, welches von einem MEMS-Druckwandler ausgegeben ist, um ein Signal bereitzustellen, welches linear oder wenigstens hauptsächlich linear über einen vorher festgelegten Bereich des Druckes variiert, welcher an dem MEMS-Druckwandler angelegt ist.
Fluid pressure sensors that use MEMS pressure transducers typically perform various predetermined mathematical operations on the electrical signal output from a MEMS pressure transducer in order to provide a signal that varies linearly or at least substantially linearly across a predetermined range of pressures applied to a MEMS pressure transducer.
Jene mathematischen Operationen werden vorzugsweise durch einen Digital-Signalprozessor (DSP) durchgeführt, welcher mit Instruktionen programmiert ist, welche, wenn sie ausgeführt werden, das nichtlineare Ausgangssignal von einem MEMS-Druckwandler kompensieren oder justieren, um ein Signal bereitzustellen, welches sich linear über einen Bereich der Drücke verändert.
Those mathematical operations are preferably performed by a digital signal processor (DSP), which is programmed with instructions, which, when executed, compensate or adjust the non-linear output signal from a MEMS pressure transducer to provide a signal that varies linearly across a range of pressures.
Bei einigen Druckabtast- bzw. Druckerfassungsanwendungen, wie zum Beispiel einer internen Verbrennungsmaschine-Kraftstoffeinspritzung, kann es wünschenswert oder sogar notwendig sein, eine beträchtlich genaue Messung der Kraftstoffzuleitungsdrücke bereitzustellen, welche zwischen 1 bar (1 Atmosphäre) bis hinauf zu 500 bar (500 Atmosphären) variieren kann.
In some pressure-sensing applications, such as internal combustion engine fuel injection, it might be desirable or even necessary to provide a reasonably accurate measurement of fuel rail pressures that might vary between 1 bar (1 atmosphere) up to as much as 500 bar (500 atmospheres).
Aus Wirtschaftlichkeitsgründen oder aus Emissionssteuerungsgründen kann es jedoch notwendig sein, die Kraftstoffzuleitungsdrück über unterschiedliche Druckbereiche genauer zu messen.
For economy purposes or emission control purposes, however, it might be necessary to more accurately measure fuel rail pressures over different pressure ranges.
Ein Problem bei Sensoren entsprechend dem Stand der Technik, welche das Ausgangssignal eines MEMS-Druckwandlers kompensieren, wobei ein Prozessor benutzt wird, besteht darin, dass die Prozessoren nicht in der Lage sind, ihre Programmierparameter entsprechend zu unterschiedlichen Anforderungen autonom zu ändern, um ein Ausgangssignal bereitzustellen, welches über einen engen Bereich von Drücken eine größere Genauigkeit besitzt.
A problem with prior art pressure sensors that compensate the output of a MEMS pressure transducer using a processor is that the processors are unable to autonomously change their programming parameters according to different requirements in order to provide an output signal having greater accuracy over a narrow range of pressures.
Mit anderen Worten, Drucksensoren entsprechend dem Stand der Technik, welche das Ausgangssignal eines MEMS-Druckwandlers kompensieren, wobei ein vorprogrammierter Prozessor benutzt wird, sind nicht in der Lage, eine ”Zweibereichs”- oder ”Vielbereichs”-Druckerfassung bereitzustellen, d. h. einen Drucksensor mit unterschiedlichen ”Empfindlichkeiten”.
In other words, prior art pressure sensors that compensate the output of a MEMS pressure transducer using a pre-programmed processor are not able to provide a “dual range” or “multi-range” pressure sensing capability, i.e., a pressure sensor with different “sensitivities.”
Anders noch ausgedrückt, es wäre eine Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik, wenn ein einzelnes Drucksensorgehäuse, welches an einem unter Druck stehenden Fluid an einem einzelnen Ort befestigt sein kann, eines oder mehrere unterschiedliche Ausgangssignale bereitstellen könnte, wobei die Ausgangswerte, welche sich zwischen den gleichen unteren und oberen Grenzen bewegen können, jedoch ansprechbar auf unterschiedliche Bereiche von Eingangsdrücken.
Stated yet another way, it would be an improvement over the prior art if a single pressure sensor housing, which could be attached to a pressurized fluid at a single location, could provide one or more different output signals, the output values which can range between the same lower and upper limits but responsive to different ranges of input pressures.
Ausführungsformen der Erfindung richten sich auf einen Hochpräzisionsdrucksensor mit zwei oder mehr Druckbereichen, welcher aus mehreren Mikroelektromechanisches-System-(MEMS-)Druckwandlern gebildet ist, welche innerhalb eines Gehäuses befestigt sind und welche gekoppelt sind, ein unter Druck stehendes Fluid abzutasten bzw. zu erfassen.
Embodiments of the invention are directed to a high-precision pressure sensor with two or more pressure ranges is formed from multiple micro-electromechanical system (MEMS) pressure transducers mounted inside a housing and coupled to sense a pressurized fluid.
Die nichtlinearen Ausgangssignale der MEMS-Druckwandler werden durch eine entsprechende Anzahl von Prozessoren, vorzugsweise DSPs, linearisiert, wobei jeder Prozessor an einen entsprechenden MEMS-Druckwandler gekoppelt ist und wobei diese das MEMS-Druckwandler-Ausgangssignal davon empfangen.
The non-linear outputs of the MEMS pressure transducers are linearized by a corresponding number of processors, preferably DSPs, each processor being coupled to a corresponding MEMS pressure transducer and receiving the MEMS pressure transducer output signal there from.
Jeder Prozessor erzeugt ein angelegtes Druckausgangssignal, welches repräsentativ für einen angelegten Druck an dem MEMS-Druckwandler ist, welches eine linearisierte und digitalisierte Version des Ausgangssignals von den MEMS-Druckwandlern ist.
Each processor generates an applied pressure output signal, which is representative of a pressure applied to the MEMS pressure transducer, which is a linearized and digitized version of output signal from the MEMS pressure transducers.
Die Daten, welche von den vielen Prozessoren ausgegeben sind, wobei jeder davon Druckdaten ausgibt, welche einen unterschiedlichen Bereich von Drücken enthalten, werden seriell auf einen seriellen Datenbus übertragen.
The data that is output from multiple processors, each of which outputs pressure data pertaining to a different range of pressures, is transmitted serially on a serial data bus.
Fig. 1ist eine Querschnittsansicht eines Zweibereichs-Hochpräzisionsdrucksensors; Fig. 2ist eine Explosionsansicht des Drucksensors, welcher in Fig. 1gezeigt wird; Fig. 3ist eine Draufsicht eines Drucksensors, welcher in Fig. 1gezeigt wird, durch die Schnittlinien 3-3; Fig. 4Aist eine Blockdiagramm-Darstellung der Elektronik eines Hochpräzisionsdrucksensors, bei welchem ein MEMS-Druckwandler angewendet ist; Fig. 4Bstellt die Form einer Polynomfunktion dar, welche von einem Prozessor berechnet ist, um eine Linearisierung einer MEMS-Druckwandler-Ausgangsspannung bereitzustellen, wie sie in Fig. 5gezeigt wird; Fig. 5ist ein Ausdruck der Ausgangsspannungen von zwei MEMS-Druckwandlerprozessoren; Fig. 6Aund Fig. 6Bstellen ein Ablaufdiagramm dar, welches die Schritte eines Verfahrens darstellt, mit welchem ein Hochpräzisions-Zweibereichssignal erzeugt wird, welches repräsentativ für einen Fluiddruck ist, wobei MEMS-Druckwandlers und zwei entsprechende Prozessoren benutzt werden, welche die Ausganssignale der Druckwandler empfangen und linearisieren; Fig. 7stellt die Übertragung der Daten über einen Single Edge Nibble Transmission(SENT-)Bus bzw. Bus für die Information in der Zeit zwischen zwei fallenden Flanken dar; und Fig. 8stellt dar, wie viele Druckmessungen sequenziell über einen seriellen Datenbus gesendet werden.
FIG. 1is a cross-sectional view of a dual-range, high-precision pressure sensor; FIG. 2is an exploded view of the pressure sensor shown in FIG. 1; FIG. 3is a top view of the pressure sensor shown in FIG. 1through section lines 3-3; FIG. 4Ais a block diagram representation of the electronics of a high-precision pressure sensor that employs a MEMS pressure transducer; FIG. 4Bdepicts the form of a polynomial function calculated by a processor in order to provide a linearization of a MEMS pressure transducer output voltage, as shown in FIG. 5; FIG. 5is a plot of the output voltages from two MEMS pressure transducer processors; FIGS. 6A and 6Bdepict a flowchart depicting steps of a method by which a high-precision dual range signal, representative of a fluid pressure is generated using two MEMS pressure transducers and two corresponding processors that receive and linearize the outputs of the pressure transducers; FIG. 7depicts the transmission of data over a three-wire Single Edge Nibble Transmission (SENT) bus; and FIG. 8depicts how multiple pressure measurements are sent sequentially over a serial data bus.
Fig. 1ist eine Querschnittsansicht eines Zweibereich-Hochpräzisions-Drucksensors 100.
FIG. 1is a cross-sectional view of a dual-range high-precision pressure sensor 100.
Fig. 2ist eine Explosionsansicht des Drucksensors 100.
FIG. 2is an exploded view of the pressure sensor 100.
Der Drucksensor 100 weist ein Gehäuse 102 auf, welches umgekehrt einen Fluiddruckanschluss 104 aufweist, welcher auch einfach als ein ”Fluidanschluss” 104 bezeichnet wird, welcher ein länglicher Zylinder ist, welcher an einem ersten Ende 106 offen ist und an dem gegenüberliegenden zweiten Ende 108 geschlossen ist.
The pressure sensor 100comprises a housing 102, which in turn comprises a fluid pressure port 104, which is also referred to as simply a “fluid port” 104, which is an elongated cylinder that is open at a first end 106and closed at the opposite second end 108.
Wie am besten in Fig. 1gesehen wird, indem es ein Zylinder ist, ist der Fluidanschluss 104 hohl, wenigstens von dem ersten Ende 106 bis hin zu dem hauptsächlich ebenen bzw. flachen zweiten Ende 108.
As best seen in FIG. 1, being a cylinder, the fluid port 104is hollow, at least from the first end 106up to the substantially planar second end 108.
Das zweite Ende 108 hat eine äußere obere Oberfläche 110, welche im Wesentlichen flach ist, und unterstützt die Glassockel 112, 114.
The second end 108has an outer, top surface 110which is substantially planar and supports glass pedestals 112, 114.
Die Glassockel 112, 114 sind typischerweise an der oberen Oberfläche 110 über ein Epoxidharz befestigt.
The glass pedestals 112, 114are typically attached to the top surface 110by an epoxy.
Sie unterstützen jedoch auch die entsprechenden Mikroelektromechanischen-Systeme-(MEMS-)Druckwandler 116, 118.
But they also support corresponding micro-electromechanical systems (MEMS) pressure transducers 116, 118.
Mit anderen Worten, jeder Sockel 112, 114 unterstützt jeweils einen MEMS-Druckwandler 116, 118.
In other words, each pedestal 112, 114supports a MEMS pressure transducer 116, 118, respectively.
Die MEMs-Druckwandler 116, 118 und ihre Befestigungssockel 112, 114 sind in der Fachwelt gut bekannt.
MEMS pressure transducers 116, 118and their mounting pedestals 112, 114are well known in the art.
Ein MEMS-Druckwandler wird in dem zuvor erwähnten erteilten US-Patent 8,466,523 beschrieben, dessen gesamter Inhalt hier als Referenz eingearbeitet ist.
A MEMS pressure transducer is described in the aforementioned issued U.S. Pat. No. 8,466,523, the entire content of which is incorporated herein by reference.
Der Fluiddruckanschluss 104, Glassockel 112, 114 und die MEMS-Druckwandler 116, 118 sind so bemessen und geformt, dass sie in eine mit einem Gewinde versehene Öse 120 passen, deren zentrales Innere ein Hohlzylinder 121 ist.
The fluid pressure port 104, glass pedestals 112, 114and the MEMS pressure transducers 116, 118are sized and shaped to fit within a threaded shell 120the central interior of which is a hollow cylinder 121.
Der Innendurchmesser des Hohlzylinders 121 innerhalb der mit Gewinde versehenen Hülse 120 ist so bemessen, dass er zu dem Fluidanschluss 104 passt und diesen aufnimmt.
The the inside diameter of the hollow cylinder 121inside the threaded shell 120is sized to mate with and receive the fluid port 104.
Anders ausgedrückt, der Fluidanschluss 104 besitzt einen äußeren Durchmesser, so dass der Fluidanschluss 104 festsitzend in den Hohlzylinder 121 passt, welcher innerhalb der mit Gewinde versehenen Hülse gebildet ist.
Stated another way, the fluid port 104has an outside diameter such that the fluid port 104fits snugly inside the hollow cylinder 121formed inside the threaded shell 120.
Wie man am besten in Fig. 1sieht, besitzt der Fluidanschluss 104 eine Länge L, welche sich durch die mit Gewinde versehene Hülse 120 und, wie am besten in Fig. 2gesehen werden kann, durch eine hexagonal geformte Mutter 122 erstreckt, welche eine kreisförmige zentrale Öffnung 124 besitzt.
As best seen in FIG. 1, the fluid port 104has a length, L, which extends through the threaded shell 120and, as best seen in FIG. 2, through a hexagonally-shaped nut 122having a circular central opening 124.
Die hexagonal geformte Mutter oder ”Hex”-Mutter 122 ist über das obere Ende 126 der mit Gewinde versehenen Hülse 120 angelegt und an dieses geklebt oder über Ultraschall angeschweißt.
The hexagonally-shaped nut or “hex” nut 122is applied over and glued or ultrasonically welded to the top end 126of the threaded shell 120.
Der Fluidanschluss 104 erstreckt sich auch durch die kreisförmige zentrale Öffnung 124 und in eine zentral platzierte Öffnung 128 in eine kreisförmige Schaltplatine 130.
The fluid port 104also extends through the circular central opening 124and into a centrally-located opening 128in an annulus-shaped printed circuit board 130.
Wie in sowohl Fig. 1als auch Fig. 2zu sehen ist, stützt die Schaltplatine 130 eine Vielzahl von elektronischen Komponenten.
As can be seen in both FIG. 1and FIG. 2, the printed circuit board 130supports a plurality of electronic components.
Diese Komponenten beinhalten wenigstens einen integrierten Schaltungschip 132.
Those components include at least one integrated circuit die 132.
Wie es hier benutzt wird, bezieht sich ”Chip” auf einen kleinen Block eines Halbleitermaterials, auf welchem ein oder mehrere Funktionsschaltungen hergestellt sind.
As used herein, “die” refers to a small block of a semiconductor material, on which one or more functional circuits are fabricated.
Die Terme ”digitaler Signalprozessor” und ”DSP” beziehen sich beide auf einen spezialisierten Mikroprozessor, welcher in einer Architektur für die digitale Signalverarbeitung optimiert ist.
The terms digital signal processor and “DSP” both refer to a specialized microprocessor with an architecture optimized for digital signal processing.
Halbleiterchips und DSPs sind für Fachleute in der Halbleitertechnologie gut bekannt.
Semiconductor dies and DSPs are well known to those of ordinary skill in the semiconductor arts.
In den Figuren wird der Siliziumchip 132 hergestellt, indem bekannte Techniken benutzt werden, um wenigstens zwei identische DPSs bereitzustellen oder zu beinhalten, welche jedoch getrennt und unabhängig programmierbar sind, was bedeutet, dass sie unterschiedlich programmiert werden können.
In the figures, the silicon die 132is fabricated using known techniques to provide or include at least two identical DSPs but which are separately and independently programmable, which means they can be programmed differently.
Die DSPs sind in Fig. 1oder Fig. 2nicht sichtbar, und zwar aufgrund ihrer kleinen Abmessung und dass sie in dem Siliziumchip 132 eingebettet sind und einen Teil davon bilden.
The DSPs are not visible in FIG. 1or FIG. 2due to their small size and their being embedded in and forming part of the silicon die 132.
Die DSPs sind jedoch funktionell getrennt und unabhängig voneinander.
The DSPs are, however, functionally separate and independent from each other.
Weiterhin mit Bezug auf Fig. 1und Fig. 2passt die kreisförmige Schaltplatine 130 festsitzend in ein im Wesentlichen zylindrisches Stahlrohr 134, welches die Schaltplatine 130 und die Komponenten, die sie trägt, vor physikalischem Schaden schützt.
Still referring to FIG. 1and FIG. 2, the annulus-shaped printed circuit board 130fits snugly within a substantially cylindrical steel tube 134, which protects the circuit board 130and the components it carries from physical damage.