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Ist die Trocknungskammer als austauschbarer Einsatz ausgestaltet, ist die Trocknungskammer somit wieder verwendbar.
If the dehumidifying chamber is conceived as a replaceable cartridge, the dehumidifying chamber is reusable.
In einer Ausgestaltung sind das erste und das zweite feuchtedurchlässige Material ausgewählt aus der Gruppe der Polymermaterialien.
In an embodiment, the first and second moisture permeable materials are selected from the group of polymer materials.
Insbesondere ist das erste und/oder das zweite feuchtedurchlässige Material Silikon, Silikonkautschuk, PVC, PTFE, Polyamid oder Polyimid.
In particular, the first and/or second moisture permeable material is silicone, silicone rubber, PVC, PTFE, polyamide or polyimide.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist das in der Trocknungskammer enthaltene feuchteadsorbierende Material derart gewählt, dass das feuchteadsorbierende Material neben Feuchte auch O3 (Ozon), NH3(Ammoniak), H2S (Schwefelwasserstoff) und/oder HF (Fluorwasserstoff) adsorbiert.
According to a further embodiment, the moisture adsorbing material in the dehumidifying chamber is chosen so that the moisture adsorbing material adsorbs O3 (ozone), NH3 (Ammonia), H2S (hydrogen sulfide) and/or HF (hydrogen fluoride), in addition to moisture.
Ist die Adsorption dieser Stoffewünschenswert, eignet sich Zeolith auf Grund seiner Hohlraumstruktur als feuchteadsorbierendes Material.
If adsorbing these substances is desirable, then zeolite is a suitable moisture adsorbing material because of its porous structure.
Auf die Größe der in einem Sinterkörper aus Zeolith vorhandenen Hohlräume kann beim Herstellungsprozess Einfluss genommen werden.
The size of the mentioned interstitial volumes in a sintered body of zeolite can be controlled during the production process.
Wird Zeolith einem Sinterprozess unterzogen sind durch Beigabe anderer Stoffe in das zu sinternde Pulver Poren bestimmter Größe in den späteren Sinterkörper bzw. das gesinterte Granulat einbringbar.
If zeolite is subjected to a sintering process, then pores of an intended size are inducible in the resultant sintered molded body and sintered granulate, respectively, by means of an admixture of other substances in the base sintering power.
Die Stoffe verbrennen oder verdampfen vollständig und hinterlassen entsprechend große Hohlräume im Zeolith, in welche die zu adsorbierenden Stoffe leicht eindringen können.
These substances combust or evaporate completely, leaving behind corresponding interstitial spaces, wherein the adsorbed substances can easily ingress.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist für den Fall, dass der Relativdrucksensor mehrere Gehäuse umfasst, in jedes Gehäuse mindestens eine Trocknungskammer eingebracht.
In a further embodiment of the invention, in the case where a gauge pressure sensor includes a number of housings, at least one dehumidifying chamber is inserted into each housing.
Sind beispielsweise Innengehäuse in das Gehäuse des Sensors eingebracht, oder ist das Gehäuse mit einem weiteren Gehäuse verbunden, enthalten diese ebenfalls eine entsprechen ausgestaltete Trocknungskammer.
If, by way of example, an inner housing is inserted into the housing, or if the housing is connected to other housings, then these also comprise a suitably arranged dehumidifying chamber.
Auf diese Weise ist ein umfassender Schutz aller Komponenten gewährleistet.
In this way, comprehensive protection of all components can be guaranteed.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Trocknungskammer mindestens zwei Elektroden aufweist, dass der Trocknungskammer eine Elektronikeinheit zugeordnet ist, welche die Elektroden mit einem Wechselstrom beaufschlagt und hiermit eine elektrische Kenngröße des feuchteadsorbierenden Materials ermittelt, und dass die Elektronikeinheit anhand der ermittelten elektrischen Kenngröße den Sättigungsgrad des feuchteadsorbierenden Materials bestimmt.
A further embodiment provides that the dehumidifying chamber comprises at least two electrodes and that an electrical unit is dedicated to the dehumidifying chamber, wherein the electrodes are supplied with alternating current, whereby an electrical circuit parameter of the moisture adsorbing material is determined, so that, by means of the determined electrical circuit parameter, the electrical unit can register the degree of saturation of the moisture adsorbing material.
Bei der Elektronikeinheit kann es sich hierbei um die Sensorelektronik oder um eine separate Elektronikeinheit handeln.
Here, the electrical unit is understood to be the sensor electronics or a separate electrical unit.
Durch die Überwachung des Sättigungsgrads ist es ermöglicht, die Trocknungskammer durch eine neue zu ersetzen, bevor das feuchteadsorbierende Material vollständig gesättigt ist und der Schutz der Sensorelektronik vor Feuchte nicht mehr gewährleistet wäre.
By monitoring the degree of saturation, it is possible to replace the dehumidifying chamber with a new one before the point at which the moisture adsorbing material is completely saturated and the safeguarding of the electronics would no longer be guaranteed.
Die Elektroden sind hierbei derart angeordnet, dass sie einen Kondensator bilden.
The electrodes are here arranged so that they comprise a capacitor.
Dieser dient der Ermittlung einer elektrischen Kenngröße, welche vom Anteil der im feuchteadsorbierenden Material enthaltenen Feuchte abhängig ist und in eindeutigem Zusammenhang mit diesem Anteil steht.
This serves to determine an electrical circuit parameter, which is dependent on, and has a clearly defined relationship to, the amount of moisture in the moisture adsorbing material.
Auf diese Weise ist eineAussage über die bereits aufgenommene Menge des adsorbierten Stoffes möglich.
By these means, it is possible to make an assertion as to the amount of substance already adsorbed.
Bei bekannter maximaler Sättigung des feuchteadsorbierenden Materials ist somit zudem dessen verbleibende Aufnahmekapazität für Wasser bestimmbar.
Moreover, when the maximum saturation of the moisture adsorbing material is known, the remaining adsorption capacity for water is thereby determinable.
Bevorzugt wird als elektrische Kenngröße die Kapazität und/oder der Verlustfaktor tanö ermittelt.
Preferably, the capacitance and/or dissipative factor, tan δ, are determined as electrical circuit parameters.
Letzterer bezeichnet das Verhältnis von Wirkleistung zu Blindleistung und ist unabhängig von der Geometrie der Elektroden und des Körpers, in und/oder auf welchem diese angeordnet sind.
The latter refers to the relationship between the resistive and reactive power and is independent of the geometry of the electrodes and of the body, wherein or whereon they are arranged.
Er lässt sich aus der Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung des Prüfkondensators, d.h. den mit Wechselspannung beaufschlagten Elektroden, folgendermaßen bestimmen: tanö = tan(Tr/2 - φ).
It can be calculated from the phase difference between the current and voltage of the capacitor, i.e. the electrodes supplied with alternating current, in the following way: tan δ=tan(π/2−φ).
Aus dem Verlustfaktor ist der Sättigungsgrad des feuchteadsorbierenden Materials direkt bestimmbar.
The saturation of the moisture adsorbing material is directly determinable from dissipative factor.
Vorzugsweise werden die Elektroden mit einem Wechselstrom mit einer Frequenz zwischen 1 und 100 kHz beaufschlagt.
Preferably, the electrodes are with alternating current in the frequency range between 1 and 100 kHz.
Insbesondere für Zeolith ist dieser Bereich besonders vorteilhaft, da der Verlustfaktor von gesättigten Zeolithen in diesem Frequenzbereich nahezu unabhängig von der Messfrequenz ist und somit eine stabile Messung gewährleistet ist.
This range is especially advantageous for zeolite because the dissipative factor of saturated zeolite in nearly independent of the measurement frequency in this frequency range, and a stable measurement is thus guaranteed.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
The invention will now be explained in great detail with the help of the following drawings.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Trocknungssystems; Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Trocknungssystems; Fig. 3a und 3b zeigen eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines Trocknungssystems; Fig. 4 zeigt in einem Schnitt eine Detailansicht eines Drucksensors mit einem Trocknungssystem gemäß dem in Fig. 3a dargestellten dritten Ausführungsbeispiel;Fig. 5a-c zeigen schematisch verschiedene Elektrodenanordnungen zur Bestimmung des Sättigungsgrades einer als Formkörper ausgestalteten Trocknungskammer; Fig. 6 zeigt schematisch eine mit Granulat befüllte Trocknungskammer mit eingebrachtem Formkörper; Fig. 6a-b zeigen schematisch Ausgestaltungen des Formkörpers nach Fig. 6. In den Figuren 1 bis 3 ist jeweils schematisch ein Gehäuse 12 mit einer darin liegenden Trocknungskammer und einer Referenzdruckzuleitung 3 dargestellt.
FIG. 1is a schematic representation of a first illustrative embodiment of a dehumidifying system; FIG. 2is a schematic representation of a second illustrative embodiment of a dehumidifying system; FIGS. 3a and 3b are schematic representations of a third illustrative embodiment of a dehumidifying system; FIG. 4is a sectional close-up of a pressure sensor with a dehumidification system in accordance with the representation of an illustrative embodiment in FIG. 3a; FIGS. 5a-c show an assortment of electrode arrangements for determining the degree of saturation of a molded embodiment of a dehumidifying chamber; FIG. 6shows schematically a granulate filled, dehumidifying chamber with an inserted molded body.
Die Figuren zeigen hierbei drei verschiedene bevorzugte Ausgestaltungen der Trocknungskammer 4 und der Referenzdruckzuleitung 3. In Fig. 4 wird der detaillierte Aufbau eines erfindungsgemäßen Relativdrucksensors 1 anhand des in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiels erläutert.
In FIG. 4, the detailed construction of an inventive gauge pressure sensor 1is elucidated with the help of the illustrative embodiment shown in FIG. 3.
Die Ausführungsbeispiele sind anhand eines kapazitiv messenden Relativdrucksensors beschrieben.
The illustrative embodiments are described based on the example of a capacitive measuring gauge pressure sensor.
Selbstverständlich beziehen sich die Ausführungen gleichermaßen auf alternativ ausgestaltete Relativdrucksensoren, beispielsweise solche mit Druckmittlern.
Self-evidently, the embodiments apply equally well to alternative embodiments of gauge pressure sensors, such as, by way of example, those with pressure agents.
In Fig. 1 ist schematisch das Gehäuse 12 eines Relativdrucksensors 1 mit einem Trocknungssystem bestehend aus Trocknungskammer 4 und Referenzdruckzuleitung 31, 32 dargestellt, bei welchem die Trocknungskammer 4 vollständig von einer feuchteundurchlässigen Wandung 52 umgeben ist, welche von der Referenzdruckzuleitung 31, 32 zweimal durchstoßen wird.
In FIG. 1is a schematic representation of the housing 12of a gauge pressure sensor 1and a dehumidifying system comprising a dehumidifying chamber and a reference pressure supply tube 31,32, wherein the dehumidifying chamber 4is completely enclosed by a moisture permeable wall 52, which is breached by the reference pressure supply tube 31,32two times.
Die Referenzdruckzuleitung 31, 32 ist im Inneren der Trocknungskammer 4 unterbrochen, d.h. eine erste Kapillare 31 führt in die Trocknungskammer 4 hinein und eine zweite Kapillare 32 führt wieder hinaus.
The reference pressure supply tube 31,32is interrupted inside the dehumidifying chamber 4, i.e. a first capillary 31leads into the dehumidifying chamber and a second capillary 32leads out of it.
Die Strömungsrichtung der Luft, welche durch die erste Kapillare 31 die Trocknungskammer 4 geleitet wird, ist durch die beiden Pfeile dargestellt.
The direction of flow of the air, which is lead through the first capillary 31into the dehumidifying chamber 4, is represented by both arrows.
Die Trocknungskammer 4 ist nur teilweise mit einem feuchteadsorbierenden Material 41 gefüllt, sodass ein Hohlraum 42 entsteht, welcher mit dem feuchteadsorbierenden Material 41 in Kontakt steht.
The dehumidifying chamber 4is only partially filled with a moisture adsorbing material 41, so that there is a hollow space 42, which is in contact with the moisture adsorbing material 41.
In einer Ausgestaltung ist das feuchteadsorbierende Material 41 von dem Hohlraum 42 durch eine für Feuchte permeable Membran getrennt.
In an embodiment, the moisture adsorbing material 41is separated from the empty space 42, by means of a moisture permeable membrane.
Das feuchteadsorbierende Material 41 istbevorzugt Zeolith und liegt in Form von Granulat, Pulver oder als Sinterkörper vor.
The moisture adsorbing material 41is preferably zeolite and is provided in the form of granulate, powder or a sintered body.
Durch die Unterbrechung in der Referenzdruckzuleitung 3 gelangt die von außen in die Referenzdruckzuleitung 3 eintretende Luft in den Hohlraum 42, wo sie für eine bestimmte Zeit zirkuliert und getrocknet wird, bevor sie durch die zweite Kapillare 32 aus der Trocknungskammer 4 austritt und durch diese der Messkammer 2 zugeführt wird.
As a result of the interruption in the reference pressure tube 3, outside air, that enters the reference pressure supply tube 3, reaches in the hollow space 42, where it is circulated and dehumidified for a certain amount of time, before it exits the dehumidifying chamber 4via the second capillary 32and is conducted to the measurement chamber 2.
Als nächstes bestimmt das Verfahren, ob die gemessene Frequenz ungefähr dieselbe wie die Zielfrequenz des MEMS-Oszillators 500 ist (S810).
Next, the method determines whether the measured frequency is approximately the same as the target frequency of MEMS oscillator 500(S810).
Dies kann bewerkstelligt werden zum Beispiel durch Bestimmen, ob eine Differenz zwischen der gemessenen Frequenz und der Zielfrequenz kleiner ist als ein vorbestimmter Betrag.
This can be accomplished, for instance, by determining whether a difference between the measured frequency and the target frequency is smaller than a predetermined amount.
Auf die Bestimmung, dass die gemessene Frequenz ungefähr dieselbe ist wie die Zielfrequenz (S810 = Ja), wird das Verfahren beendet und es wird angenommen, dass der MEMS-Oszillator 500 abgestimmt ist.
Upon determining that the measured frequency is approximately the same as the target frequency (S810=Yes), the method is terminated and MEMS oscillator 500is assumed to be tuned.
Andernfalls (S810 = Nein) werden die Abstimmparameter und Leistungspegel des MEMS-Oszillators 500 um einen vorbestimmten Betrag inkrementiert (S815) und das Verfahren kehrt zurück zu Schritt S810.
Otherwise (S810=No), the tuning parameters and power level of MEMS oscillator 500are incremented by a predetermined amount (S815), and the method returns to step S810.
Die Abstimmparameter und Leistungspegel des MEMS-Oszillators 500 können inkrementiert werden unter Verwendung von Techniken wie die, die oben mit Bezug auf Fig. 4bis Fig. 7beschrieben wurden.
The tuning parameters and power level of MEMS oscillator 500can be incremented using techniques such as those described above in relation to FIGS. 4 through 7.
Zum Beispiel können sie inkrementiert werden unter Verwendung einer variablen Stromquelle 505 und variablen Kondensatoren 425 und 435.
For instance, they can be incremented using variable current source 505and variable capacitors 425and 435.
Die Änderung der Kapazität kann bewerkstelligt werden zum Beispiel durch Schließen von Schaltern von geschalteten Kondensatoren, wie denen, die in Fig. 7dargestellt sind.
The modification of capacitance can be accomplished, for instance, by closing switches of switched capacitors such as those illustrated in FIG. 7.
Darüber hinaus können die Schalter gesetzt werden, um permanent zu schließen, nachdem die Kapazität eingestellt worden ist.
Moreover, the switches can be set to close permanently after the capacitance has been adjusted.
Allgemein kann das Einstellen des Stromes nachfolgend oder gleichzeitig mit der Einstellung der Kapazität durchgeführt werden.
In general, the adjustment of the current can be performed sequentially or concurrently with the adjustment of the capacitance.
Zusätzlich kann die Einstellung dieser Parameter manuell oder automatisch durchgeführt werden.
In addition, the adjustment of these parameters can be performed manually or automatically.
Typischerweise wird, wenn die Kapazität um einen relativ großen Betrag erhöht wird, der Strom um einen entsprechend großen Betrag erhöht werden.
Typically, if the capacitance is increased by a relatively large amount, the current will be increased by a commensurately large amount.
Andernfalls, wenn die Kapazität um einen relativ kleinen Betrag erhöht wird, kann der Strom um einen entsprechend kleinen Betrag erhöht werden.
Otherwise, if the capacitance is increased by a relatively small amount, the current can be increased by a commensurately small amount.
Bezug nehmend auf Fig. 9wird, wenn die anfängliche Oszillationsfrequenz unter der Zielfrequenz ist, dasselbe Verfahren wie in Fig. 8durchgeführt, mit der Ausnahme, dass Schritt S815 ersetzt wird durch einen Schritt S915, in welchem die Abstimmparameter und Leistungspegel des Oszillators dekrementiert werden als vielmehr inkrementiert werden.
Referring to FIG. 9, if the initial oscillation frequency is below the target frequency, the method is performed the same as in FIG. 8, except that step S815is replaced by a step S915in which the tuning parameters and power level of oscillator are decremented rather than incremented.
Entsprechend wird die Oszillationsfrequenz inkrementell erhöht, bis sie die Zielfrequenz oder einen Zielfrequenzbereich erreicht.
Accordingly, the oscillation frequency is incrementally increased until it reaches the target frequency or a target frequency range.
Während repräsentative Ausführungsformen hierin offenbart werden, wird eine Person von durchschnittlicher Fachkenntnis anerkennen, dass viele Variationen, die im Einklang mit den vorliegenden Lehren sind, möglich sind und innerhalb des Umfangs der anhängenden Ansprüche bleiben.
While representative embodiments are disclosed herein, one of ordinary skill in the art appreciates that many variations that are in accordance with the present teachings are possible and remain within the scope of the appended claims.
Die Ausführungsformen sollen daher nicht beschränkt sein außer innerhalb des Umfangs der anhängenden Ansprüche.
The embodiments therefore are not to be restricted except within the scope of the appended claims.
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A method of tuning a microelectromechanical systems (MEMS) oscillator comprising an acoustic resonator and a tuning and amplification circuit arranged in a loop, the method comprising: determining an oscillation frequency of the oscillator;modifying a capacitance of the tuning and amplification circuit according to the oscillation frequency; andadjusting a power level of the oscillator according to the modified capacitance. determining an oscillation frequency of the oscillator; modifying a capacitance of the tuning and amplification circuit according to the oscillation frequency; and adjusting a power level of the oscillator according to the modified capacitance.
US 6107721 US 5587620 US 5873153 US 6507983 US 7629865 US 7280007 US 7388454 US 7889024 Verfahren des Abstimmens eines Mikroelektromechaniksystem(MEMS)-Oszillators enthaltend einen Akustikresonator und eine Abstimm- und Verstärkerschaltung angeordnet in einer Schleife, das Verfahren enthaltend: Bestimmen einer Oszillationsfrequenz des Oszillators; Modifizieren einer Kapazität der Abstimm- und Verstärkerschaltung gemäß der Oszillationsfrequenz; und Einstellen eines Leistungspegels des Oszillators gemäß der modifizierten Kapazität.
The method of claim 1, wherein the tuning and amplification circuit comprises a field effect transistor (FET) biased to a linear region, and adjusting the power level of the oscillator comprises adjusting a gate to source voltage of the FET.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Abstimm- und Verstärkerschaltung einen Feldeffekttransistor (FET) aufweist, welcher in ein lineares Gebiet vorgespannt ist, wobei Einstellen des Leistungspegels des Oszillators ein Einstellen einer Gate-zu-Source-Spannung des FET aufweist; oder die Abstimm- und Verstärkerschaltung einen Bipolargrenzbereichstransistor (bipolar junction transistor, BJT) aufweist, welcher in ein lineares Gebiet vorgespannt ist, und das Einstellen des Leistungspegels des Oszillators ein Einstellen eines Basisstromes des BJTs aufweist.
The method of claim 1, wherein the tuning and amplification circuit comprises a bipolar junction transistor (BJT) biased to a linear region, and adjusting the power level of the oscillator comprises adjusting a base current of the BJT.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, ferner enthaltend: Bestimmen, ob die Oszillationsfrequenz eine Zielfrequenz erreicht hat; und auf das Bestimmen, dass die Oszillationsfrequenz die Zielfrequenz nicht erreicht hat, iteratives Wiederholen des Modifizierens und Einstellens.
The method of claim 1, further comprising: determining whether the oscillation frequency has reached a target frequency; andupon determining that the oscillation frequency has not reached the target frequency, iteratively repeating the modifying and adjusting. determining whether the oscillation frequency has reached a target frequency; and upon determining that the oscillation frequency has not reached the target frequency, iteratively repeating the modifying and adjusting.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Akustikresonator einen Filmvolumenakustikresonator (FBAR) aufweist und die Abstimm- und Verstärkerschaltung einen Transistor, mindestens einen festen Kondensator und mindestens einen variablen Kondensator aufweist; und wobei optional der mindestens eine variable Kondensator einen geschalteten Kondensator aufweist, und wobei das Modifizieren der Kapazität der Abstimm- und Verstärkerschaltung ein Schließen eines Schalters des geschalteten Kondensators aufweist.
The method of claim 1, wherein the acoustic resonator comprises a film bulk acoustic resonator (FBAR) and the tuning and amplification circuit comprises a transistor, at least one fixed capacitor, and at least one variable capacitor.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Modifizieren der Kapazität der Abstimm- und Verstärkerschaltung entsprechend der anfänglichen Oszillationsfrequenz aufweist: (a) Inkrementieren der Kapazität um einen vorbestimmten Betrag; (b) Bestimmen einer Differenz zwischen der Oszillationsfrequenz und einer Zielfrequenz; und (c) auf ein Bestimmen, dass die Differenz ausreichend groß ist, Wiederholen der Schritte (a) und (b), bis bestimmt wird, dass die Differenz kleiner als ein vorbestimmter Betrag ist; das Verfahren optional ferner enthaltend Anpassen des Leistungspegels des Oszillators um einen vorbestimmten Betrag jedes Mal, wenn die Kapazität inkrementiert wird.
The method of claim 1, wherein modifying the capacitance of the tuning and amplification circuit according to the initial oscillation frequency comprises: (a) incrementing the capacitance by a predetermined amount;(b) determining a difference between the oscillation frequency and a target frequency; and(c) upon determining that the difference is sufficiently large, repeating (a) and (b) until the difference is determined to be lower than a predetermined amount. (a) incrementing the capacitance by a predetermined amount; (b) determining a difference between the oscillation frequency and a target frequency; and (c) upon determining that the difference is sufficiently large, repeating (a) and (b) until the difference is determined to be lower than a predetermined amount.