ITRM950131U1

ITRM950131U1 - PRESSURE DIFFERENCE SENSOR.

Info

Publication number: ITRM950131U1
Application number: IT95RM000131U
Authority: IT
Original assignee: Theobald S A A
Priority date: 1994-06-06
Filing date: 1995-06-02
Publication date: 1996-12-02
Also published as: DE29509194U1; FR2720827A1; GB9511095D0; IT235641Y1; NL1000502A1; FR2720827B1; ITRM950131V0; NL1000502C2

Description

DESCRIZIONE a corredo di una domanda di brevetto per Modello di Utilità avente per titolo:"Sensore di differenza di pressione' DESCRIPTION accompanying a patent application for a Utility Model entitled: "Pressure difference sensor '

La presente innovazione riguarda un sensore di presìsione differenziale comprendente un involucro formato di due parti assemblate ermeticamente l'una alla altra e che definiscono tra di loro una cavità interna chiusa, una membrana deformabile, la cui zona periferica é fissata all'involucro e che divide la detta cavità interna in due camere non comunicanti, due orifizi essendo formati rispettivamentenelle dette parti dell'invòlucro per mettere le dette camere in comunicazione con le rispettive sorgenti di fluido sotto pressione e mezzi sensibili ad una deformazione della membrana,dovuta ad una differenza tra le pressioni regnanti nelle due camere,per generare un segnale elettrico rappresentante la detta differenza di pressione. The present innovation relates to a differential pressure sensor comprising a casing formed of two parts hermetically assembled one to the other and which define between them a closed internal cavity, a deformable membrane, whose peripheral zone is fixed to the casing and which divides said internal cavity in two non-communicating chambers, two orifices being formed respectively in said parts of the envelope to put said chambers in communication with the respective sources of fluid under pressure and means sensitive to a deformation of the membrane, due to a difference between the reigning pressures in the two chambers, to generate an electrical signal representing the said pressure difference.

I noti sensori di pressione, atti a misurare differenze di pressione molto deboli (inferiori a lPa) so no sensori capacitivi, sensori induttivi e sensori a manometro e particolarmente sensori a manometro a resistenza. Known pressure sensors, suitable for measuring very low pressure differences (lower than 1Pa) are capacitive sensors, inductive sensors and pressure gauge sensors and particularly resistance pressure gauge sensors.

Nei sensori capacitivi l a membrana deformabile é rea-_ lizzata in modo da costituire un'armatura di un cendensatore variabile ed é associata ad almeno un 'altra armatura, di preferenza a. due altre armature montate in modo fisso nell 'involucro del sensore da una: all'altra parte dell'armatura centrale mobile formata dalla membrana. Il condensatore o i condensatori a capacità variabile così formati sono collegati ad altri condensatori fissi di valore noto in un puntò di misurazione di capacità, ad esempio un ponte di Sauty. La misura della capacità del condensatore a capacità variabile fornisce una indicazione del valore ;della differenza di pressioni regnanti nelle due ca-; imere del sensore. Tuttavia, i sensori di pressione del tipo capacitivo pongono uncertò numerò di problemi, Uno dei problemi posti da questo tipo di sensori é il cablaggio, che induce capacità parassite non trascurabili rispetto alle capacità che variano in funzione; della pressione. I cablaggi che còlleganò il sensore ai circuiti elettronici di misurazione devono quindi essere corti. Inoltre, si osservano effetti marginali che devono essere eliminati con l'ausilio di una particolare corona. Inoltre, 1'isolamento della mem-: brana deve essere assicurato nel tempo e il pulviscolo, la corrosione, l'umidità ecc. creano difetti evólutivi che falsificano le misure. Infine, il fluido di cui si misura la pressione può presentare variazioni di permettività (ad esempio in funzione dell'umidità) . Pertanto si é spesso obbligati di utilizzare membrane di isolamento e un fluido dielettrico intermedio tra la membrana deformabile ,che serve per la misurazione e la o le membrane di isolamento. Ne risulta che i sensori capacitivi sono di realizzazione difficile e che il loro prezzo é elevato. In capacitive sensors, the deformable membrane is made so as to constitute an armature of a variable censer and is associated with at least one other armature, preferably a. two other armatures fixedly mounted in the sensor casing from one: to the other part of the mobile central armature formed by the membrane. The variable capacitance capacitor or capacitors thus formed are connected to other fixed capacitors of known value in a capacitance measuring point, for example a Sauty bridge. The measurement of the capacitance of the capacitor with variable capacitance provides an indication of the value of the difference in the reigning pressures in the two capacitors; imere of the sensor. However, pressure sensors of the capacitive type pose a number of problems. One of the problems posed by this type of sensor is the wiring, which induces parasitic capacities that are not negligible compared to capacities which vary according to function; pressure. The wiring that connected the sensor to the electronic measuring circuits must therefore be short. Furthermore, marginal effects are observed which must be eliminated with the help of a particular crown. Furthermore, the insulation of the membrane must be ensured over time and dust, corrosion, humidity, etc. they create evolutionary defects that falsify the measures. Finally, the fluid whose pressure is measured may have variations in permittivity (for example as a function of humidity). Therefore it is often obliged to use insulation membranes and a dielectric fluid intermediate between the deformable membrane, which serves for measurement and the insulation membrane (s). As a result, capacitive sensors are difficult to manufacture and their price is high.

D'altra parte, i sensori induttivi ricorrono ad una o più bobine eccitate a corrente alternata. Le bobine sono disposte in maniera tale che una pressione o una differenza di pressione da misurare provoca una variazione dell'induttanza o dell1induttanza reciproca, che provoca a sua volta una variazióne misurabile di un segnale elettrico. Un inconveniente maggiore dei sensori induttivi é la loro sensibilità ai campi magnetici esterni, che causano la perturbazione della misurazione dalle onde o dai campi elettromagnetici prodotti dagli apparecchi elettrici, come le elettrovalvole, i motori, ecc. funzionanti in prossimità del sensore. E' quindi necessario prevedere una scherma tura che complica la fabbriazione del sensore e ne aumenta il costo. Inóltre, dato che i sensóri induttivi funzionano a corrente alternata, la misurazione é u-: gualmente pertur-bata dalle capacità parassite dellei bobine, dei cablaggi e della schermatura. Inoltre, la resistenza della o delle bobine varia in funzione della temperatura, ciò che disturba ugualmente la _misura. Inoltre, la misura é generalmente molto sensibile alle variazioni della frequenza e dell'ampiezza i della tensione alternativa di eccitazione. Infine, occorre anche tener conto:-di una varia:zione della permeabilità magnetica nel tempo. Per tutte queste ra- · gioni, i circuiti elettronici associati ad un sensóre induttivo di pressione sono complessi. Un altro inconveniente dei sensóri induttivi di pressione é la loro mediocre linearità. Inoltre, al fine di limitare le perdite magnetiche e le perdite per correnti di Foucault, si é obbligati di limitare il valore della' frequenza di eccitazione delle bobine. Di conseguenza, non si può ridurre l'ingómbro delle bobine i per cui il sensóre di pressione presenta lui stesso un ingombro relativamente grande. On the other hand, inductive sensors use one or more coils energized at alternating current. The coils are arranged in such a way that a pressure or a pressure difference to be measured causes a change in inductance or mutual inductance, which in turn causes a measurable change in an electrical signal. A major drawback of inductive sensors is their sensitivity to external magnetic fields, which cause measurement perturbation by waves or electromagnetic fields produced by electrical devices, such as solenoid valves, motors, etc. functioning near the sensor. It is therefore necessary to provide a shielding which complicates the fabrication of the sensor and increases its cost. In addition, since the inductive sensors operate on alternating current, the measurement is equally perturbed by the parasitic capacitances of the coils, wiring and shielding. Furthermore, the resistance of the coil (s) varies as a function of temperature, which equally disturbs the measurement. Furthermore, the measurement is generally very sensitive to variations in the frequency and amplitude of the alternative excitation voltage. Finally, it is also necessary to take into account: - a variation of the magnetic permeability over time. For all these reasons, the electronic circuits associated with an inductive pressure sensor are complex. Another drawback of inductive pressure sensors is their poor linearity. Furthermore, in order to limit the magnetic losses and the losses due to eddy currents, it is necessary to limit the value of the coil excitation frequency. Consequently, the bulk of the coils cannot be reduced, so that the pressure sensor itself has a relatively large bulk.

Del resto, i sensori di pressione a manometro a résistività, come ad esempio quelli fabbricati dalla società Sensym; comprendono di solito una membrana in silicio sulla quale sono disposte o impiantate resistenze. Per l'effetto della pressione, la membrana si forma e il valore ohmico della resistenza varia. Si misura quindi la variazione di resistenza con l'ausilio di un ponte di Wheatstòne e di un amplificatore differenziale. I sensóri di pressione a manometro a resistività sonò semplici da fabbricare e il lorocòsto é Passò. Tuttavia, il problema principale che si pone con questi sensori é l'effetto della temperatura. Infatti, il valore òhmico delle resistenze di pende anche dalla temperatura. Inoltre, la membrana in silico si deforma per la temperatura e il silicio stesso varia le sue caratteristiche con la temperatura. Ne risultano notevoli variazioni della "pressione 0" nonché le variazioni di guadagno. Ad esempio, un sensore di pressione modello "SCX01BN" fabbricato dalla società Sensym a una sensibilità di circa 2,61 uV/Pa. Nel migliore dei casi, su una gamma di tempe rature da 0°C a 70°C si osserva una deviazione di 100uV della tensione di traslazione, ossia all'incirca 40Pa di deviazione in funzione della teraperatura. Si può quindi immaginare che una deviazióne dei genere in funzione delia temperatura sia perticolarmente grave quando si tratta di misurare pressiòni relative o le differenze di pressione dell'ordine di 1Pa o anche di un decimò di Pa. After all, the pressure sensors with resistive pressure gauges, such as those manufactured by the Sensym company; they usually comprise a silicon membrane on which resistors are arranged or implanted. Due to the effect of pressure, the membrane is formed and the ohmic value of the resistance varies. The resistance variation is then measured with the aid of a Wheatstòne bridge and a differential amplifier. The resistivity gauge pressure sensors are simple to manufacture and their name is Passed. However, the main problem with these sensors is the effect of temperature. In fact, the òhmic value of the resistances also depends on the temperature. Furthermore, the in silico membrane deforms due to temperature and the silicon itself varies its characteristics with temperature. This results in significant variations in "0 pressure" as well as variations in gain. For example, a pressure sensor model "SCX01BN" manufactured by the Sensym company at a sensitivity of about 2.61 uV / Pa. Ideally, a 100uV deviation of the translation voltage is observed over a temperature range of 0 ° C to 70 ° C, i.e. approximately 40Pa of deviation as a function of temperature. It can therefore be imagined that such a deviation as a function of temperature is particularly serious when it comes to measuring relative pressures or pressure differences of the order of 1Pa or even a tenth of Pa.

La presente invenzione ha quindi il compito di fórn re un sensore di pressione che sia di fabbricazione semplice, poco costoso e atto a misurare pressioni differenziali molto deboli, ad esempio dell'ordine j_ di 1Pa o meno. The present invention therefore has the task of providing a pressure sensor which is simple to manufacture, inexpensive and suitable for measuring very low differential pressures, for example of the order of 1Pa or less.

In secondo luògo, la presente invenzione ha anche il compito di fornire un sensore di pressione che sia relativamente insensibile ai campi magnetici esterni e alle capacità parassite dei suoi componenti. Secondly, the present invention also has the task of providing a pressure sensor which is relatively insensitive to external magnetic fields and to the parasitic capacities of its components.

La presente invenzione ha anche il compito di realizzare un sensore di pressione, la cui "pressione 0" possa essere facilmente regolata. The present invention also has the task of realizing a pressure sensor, the "0 pressure" of which can be easily adjusted.

Infine, la presente invenzione ha anche il compito di realizzare un sensore di pressione che sia molto meno Sensibile alle variazioni della temperatura dell'ambiente in cui esso funziona. Finally, the present invention also has the task of making a pressure sensor which is much less sensitive to variations in the temperature of the environment in which it operates.

A tal fine, il sensore di pressione secondo l'invenzi ne é caratterizzato dal fatto che i detti mezzi sensibili alla deformazione della membrana comprendono iuna sorgente luminosa montata in una delle due parti dell'involucro e orientati in una prima direzione obliqua verso una faccia della membrana e due fotorilevatori montati in una delle due parti dell'involucro per accogliere la luce proveniente dalla sorgente luminosa e deviata dalla membrana in una seconda direzione' obliqua,- ì due fotorilevatori essendo situati in un piano definito dalle due direzioni oblique ed essendo asimmetrici l'uno rispetto all'altro in relazione alla. seconda direzione obliqua in mòdo da ricevere quantità uguali di luce quando la differenza di pressione .é nulla. To this end, the pressure sensor according to the invention is characterized in that said means sensitive to the deformation of the membrane comprise a light source mounted in one of the two parts of the casing and oriented in a first oblique direction towards one face of the membrane and two photodetectors mounted in one of the two parts of the casing to receive the light coming from the light source and deflected by the membrane in a second 'oblique direction, - the two photodetectors being located in a plane defined by the two oblique directions and being asymmetrical l 'relative to each other in relation to. second oblique direction in order to receive equal amounts of light when the pressure difference is zero.

In una forma di realizzazione della presente invenzione, la membrana può presentare una suoerficie riflettente atta a riflettere la luce emessa dalla detta sorgente luminosa versò i due fotorilevatorl . In questo caso, i fotorilevatori e la sorgente luminosa sono supportati dalla stessa parte dell ' involucro . Tuttavia, in un'altra forma di realizzazione dell 'invenzione, utilizzabile in modo più particolare nel caso in cui le due camere del sensore, situate da una e dall 'altra parte della membrana deformabile, contengono fluidi aventi indici dì rifrazione differenti, la membrana deformabile può essere quindi realizzal a in maniera tale che sia trasparente al fine di fori mare àll'interfaccia tra i due fluidi una diottria che devia per rifrazione la luce emessa dalla sorgente luminosa. In quest'ultimo caso, la sorgente luminosa, da una parte, e i due fotorilevatori , dall'altra parte sono supportati dalle parti differenti dell 'involucro, la sorgente luminosa essendo situata da un lato della membrana e i fotorilevatori dall'altro lato della detta membrana In an embodiment of the present invention, the membrane can have a reflecting surface thereof adapted to reflect the light emitted by said light source towards the two photodetectors. In this case, the photodetectors and the light source are supported on the same side of the enclosure. However, in another embodiment of the invention, usable in a more particular way in the case in which the two chambers of the sensor, located on either side of the deformable membrane, contain fluids having different refractive indices, the membrane deformable can therefore be made in such a way that a diopter which deflects the light emitted by the light source by refraction is transparent to the interface between the two fluids. In the latter case, the light source, on the one hand, and the two photodetectors, on the other hand, are supported by the different parts of the casing, the light source being located on one side of the membrane and the photodetectors on the other side of said membrane.

In una forma di realizzazione preferita dell'invenzlone, per permettere una regolazione facile della 'pressione 0" del sensore, la parte dell'involucro che supporta, nel caso in cui la membrana deformabile presenta una superficie riflettente, la sorgente lu minosa e i fòtórilevatòri é munita di una apertura circolare affacciata alla superficie riflettente della membrana, la sorgente luminosa e i fotorilevatori so;-no montati in un supporto che può scorrere assialmente nella detta apertura circolare in una direzione perpendicolare alla superficie riflettente della membrana, una guarnizione di tenuta essendo disposta tra il detto supporto e la parete cilindrica dell'apertura circolare e i due mezzi di regolazione sono previsti per aggiustare la posizione assiale del supporr to nella detta apertura circolare. In a preferred embodiment of the invention, in order to allow easy adjustment of the 0 "pressure of the sensor, the part of the envelope which supports, in the case in which the deformable membrane has a reflecting surface, the light source and the sensors is provided with a circular opening facing the reflecting surface of the membrane, the light source and the photodetectors are mounted in a support which can slide axially in said circular opening in a direction perpendicular to the reflecting surface of the membrane, a seal being arranged between the said support and the cylindrical wall of the circular opening and the two adjustment means are provided for adjusting the axial position of the support in the said circular opening.

Altre caratteristiche ed altri vantaggi della presente invenzione risulteranno meglio dalla descrizione seguente di una preferita fórma di realizzazióne dell 'invenzione , con riferimento ai disegni allegati, in cui: Other characteristics and other advantages of the present invention will become clearer from the following description of a preferred embodiment of the invention, with reference to the accompanying drawings, in which:

- le figure 1 e 2 mostrano viste rispettivamente dal -l'alto e dal basso dell'involucro del sensore di pressione secóndo l'invenzione; Figures 1 and 2 show respectively top and bottom views of the housing of the pressure sensor according to the invention;

- la figura 3 rappresenta una vista in sezione lungo la linea III-III della figura 1, che illustra il sensore di pressione in scala ingrandita; Figure 3 is a sectional view along the line III-III of Figure 1, which illustrates the pressure sensor on an enlarged scale;

- la figura 4 mostra una vista in sezione lungo la linea IV-IV della figura 1, alla stessa scala della figura 3; Figure 4 shows a sectional view along the line IV-IV of Figure 1, at the same scale as Figure 3;

- la figura 5 rappresenta una vista schematica in sezione, in scala ancora maggiore di quella delle figure 3 e 4, che illustra gli elementi principali del sensore di pressione e il funzionamento di quest ' ultimo in presenza di una differenza di pressione da misurare ; Figure 5 is a schematic sectional view, on an even larger scale than that of Figures 3 and 4, which illustrates the main elements of the pressure sensor and the operation of the latter in the presence of a pressure difference to be measured;

- le figure da 6 a 8 mostrano le semisezioni schematiche del sensore di pressione che illustrano la deformazione dell'involucro e della membrana del sensore a seguito di una variazione della temperatura, a causa delle diverse realizzazioni dell'involucro e di una differenza di pressione nulla tra le due camere del sensore, le deformazioni essendo state fortemente esagerate per la chiarezza dei disegni; - Figures 6 to 8 show the schematic half-sections of the pressure sensor which illustrate the deformation of the casing and the sensor membrane following a temperature variation, due to the different embodiments of the casing and a zero pressure difference between the two chambers of the sensor, the deformations having been greatly exaggerated for the clarity of the drawings;

- la figura 9 é una semisezione schematica che illustra in confronto con le figure da 6 a 8, la deformazione deila membrana del sensore per una temperatura e una differenza di pressione prestabilite. Figure 9 is a schematic half-section which illustrates, in comparison with Figures 6 to 8, the deformation of the sensor membrane for a predetermined temperature and pressure difference.

Il sensore di pressione illustrato nelle fiugre da 1 a 4 comprende un invòlucro 1 costituito da due parti 2 e 3 assemblate tra di loro mediante viti 4 e formanti l'una con l'altra una cavità internachiusa 5, avente di preferenza la forma cilindrica. Benché l'involucro 1 abbia, visto in pianta, una ferma quad rata come quella illustrata nelle figure 1 e 2v esso potrebbe avere altre forme ad esempio:una forma circolare. Una guarnizione di tenuta 6 di materiale elastòmero o di un materiale per guarnizióni compati bile con il o i fluidi di cui si desidera misurare là pressione, é interposta tra le due parti 2 e 3 dell'invòlucro 1. Di preferenza, la parte 2 dell'involucro presenta, vista in sezione, la forma di una coppèt ta avente una parete di fondo piana 2a con uno spessor e prestabilito E e una parete periferica 2b che si estende sostanzialmente in modo perpendicolare alla parete di fondo 2a e che ha un'altezza h prestabilità, mentre la parte 3 dell'involucro é costituita da una piastra piana avente uno spessore prestabilito e Qui. di seguito verrà indicato come sono scelti i lati E, h ed e. The pressure sensor illustrated in rows 1 to 4 comprises a casing 1 consisting of two parts 2 and 3 assembled together by means of screws 4 and forming with each other an internal closed cavity 5, preferably having the cylindrical shape. Although the casing 1 has, seen in plan, a square stop such as the one illustrated in Figures 1 and 2v, it could have other shapes, for example: a circular shape. A sealing gasket 6 of elastomeric material or of a material for gaskets compatible with the fluid or fluids whose pressure is to be measured, is interposed between the two parts 2 and 3 of the casing 1. Preferably, the part 2 of the The casing has, seen in section, the shape of a cup having a flat bottom wall 2a with a predetermined thickness E and a peripheral wall 2b which extends substantially perpendicular to the bottom wall 2a and which has a height h performance, while the part 3 of the casing is constituted by a flat plate having a predetermined thickness and Qui. below it will be indicated how sides E, h and e are chosen.

La cavità interna 5 dell1involucro'1 é suddivisa mediante una membrana ò un diagramma deformabile 7 in due camere non comunicanti 5a e 5b. La membrana 7 presenta una forma generalmente circolare e, dal suo centro verso la sua perfieria, una parte centrale circolare piana 7a, una parte anulare intermedia 7b : avente , vista in sezione, un profilo ondulato e una; parte anulare periferica piana 7c, che é inserita tra le parti 2 e 3 dell1invòlucro 1. Più esattamente, la parte periferica piana 7c della membrana 7 é ser rata tra una parte più spessa 6a della guarnizione di tenuta 6 e unò spallamento anulare 2c formato nella superficie frontale della parete periferica 2d della parte 2 dell'Involucro. DI preferenza, la parte periferica piana 7c della membrana 7 si raccorda con la parte intermedia 7b della membrana attraverso una parte a gradinata 7b. I questo modo, la parte attiva o parte sensibile alla pressione della membrana 7, vale a dire la sua parte 7a é isolata meccanicamente della sua parte 7c inserita tra le due parti 2 e 3 dell'involucro 1. Si impediscono così le costri zlonl e le deformazioni dovute all'incastro della parte 7c della membrana 7 che potrebbero perturbare il funzionamento della parte centrale attiva 7a provocando particolarmente salti di spostamento detti "bolle" ( "cloquages"). The internal cavity 5 of the envelope 1 is divided by a membrane or a deformable diagram 7 into two non-communicating chambers 5a and 5b. The membrane 7 has a generally circular shape and, from its center towards its perfieria, a flat circular central part 7a, an intermediate annular part 7b: having, seen in section, a corrugated profile and a; flat peripheral annular part 7c, which is inserted between the parts 2 and 3 of the envelope 1. More precisely, the flat peripheral part 7c of the membrane 7 is clamped between a thicker part 6a of the sealing gasket 6 and an annular shoulder 2c formed in the front surface of the peripheral wall 2d of part 2 of the Enclosure. Preferably, the flat peripheral part 7c of the membrane 7 connects with the intermediate part 7b of the membrane through a stepped part 7b. In this way, the active part or the pressure-sensitive part of the membrane 7, i.e. its part 7a, is mechanically insulated from its part 7c inserted between the two parts 2 and 3 of the envelope 1. Constituents are thus prevented. the deformations due to the interlocking of the part 7c of the membrane 7 which could disturb the functioning of the active central part 7a, particularly causing jumps in displacement called "bubbles" ("cloquages").

La parte 2 dell'involucro presenta un raccordo 8 perforato da un orifizio 8a che permette di mettere la ' camera 5a in comunicazione con una prima sorgente di fluido (non illustrata) ad una pressione PI per il tramite di un condotto (ugualmentenon illustrato). In_ modo simile, la parte 3 dell'involucro presenta un raccordo 9 perforato con un orifizio 9a che permette di mettere in comunicazióne la camera 5b con una secónda sorgente di fluido sotto pressione (non illustrata) ad una pressione P2 per il tramite di un condotto (non illustrato). Benché i raccórdi 8 e 9 siano illustrati come se fossero formati di un solò pezzo rispettivamente con le parti 2 e 3 dell 1involul cro 1, questi raccordi 8 e 9 potrebbero essere costituì ti da elementi distinti, fissati mediante un qualsia si mezzo appropriato, ad esempio a mezzo di viti, al le parti 2 e 3 dell'involucro. The part 2 of the casing has a fitting 8 perforated by an orifice 8a which allows the chamber 5a to be put in communication with a first source of fluid (not shown) at a pressure P1 by means of a duct (also not shown). Similarly, the part 3 of the casing has a connection 9 perforated with an orifice 9a which allows the chamber 5b to communicate with a second source of fluid under pressure (not shown) at a pressure P2 through a conduit. (not illustrated). Although fittings 8 and 9 are shown as being formed of one piece with parts 2 and 3 of envelope 1 respectively, these fittings 8 and 9 could consist of distinct elements, secured by any appropriate means, such as for example by means of screws, at the parts 2 and 3 of the casing.

Quando le pressioni PI e P2, che regnano rispettiva-; mente nelle 'camere 5a e 5b , sono differenti, la membrana 7 si deforma. La misura di questa deformazione e ! il suo senso forniscono una indicazione per quanto riguarda il valore e il segno della differenza di pressione PI - P2. II sensore di pressione presenta quindi, come i sensori di pressione nòti, mezzi sensibili alla deformazione della membrana 7 e atti a produrre un segnale elettrico che rappresenta la differenza di pressione PI - P2. When the pressures PI and P2, which reign respective-; in the chambers 5a and 5b, they are different, the membrane 7 deforms. The extent of this deformation is! its sense provide an indication as to the value and sign of the pressure difference PI - P2. The pressure sensor therefore has, like the known pressure sensors, means sensitive to the deformation of the membrane 7 and able to produce an electrical signal which represents the pressure difference P1 - P2.

Nella forma di realizzazione del sensore di pressione secondo l'invenzione precedentemente descritta, in presenza di una differenza di pressione PI - P2 la membrana 7 si deforma in maniera tale che la sua par;-te centrale plana 7a si sposta in una direzione per pendicolare al suo piano e i detti mezzi sensibili sono azionati in maniera da misurare il valore dello spostamento della parte centrale piana 7a della membrana 7 e a fornire una indicazione del senso di questo spostamento verso l'alto (P2> PI) o verso il basso (P2 < PI). In the embodiment of the pressure sensor according to the invention described above, in the presence of a pressure difference P1 - P2, the membrane 7 deforms in such a way that its central flat part 7a moves in a direction for pendicular. to its plane and said sensitive means are operated so as to measure the value of the displacement of the central flat part 7a of the membrane 7 and to provide an indication of the direction of this displacement upwards (P2> PI) or downwards (P2 < PI).

Secondo l'invenzione, i detti mezzi sensibli comprendono una sorgente luminosa .11 orientata in una prima direzione obliqua 12 verso una superficie della membrana 7, ad esemplo verso il centro della faccia superiore della parte centrale 7a della membrana e due fotorilevatori 13 e 14 disposti in mo.do,da ric.evere la luce proveniente dalla sorgente luminosa 11 e de viata dalla membrana 7 in una seconda direzione obliqua 11. I due fotorilevatori 13 e 14 sono situati nel piano definito dalle due direzioni oblique 12 e 15 e sono simmetrici tra di lord rispetto alla dire-; zione obliqua 15, in modo da ricevere le quantità uguali della luce, quando la differenza di pressione P1-P2 é^ nulla, come ciò é illustrato nella figura 3. La sorgente luminosa 11 può essere ad esempio costituita da un DEL infrarosso (diodo elettrolumine scente emettente un fascio di luce infrarossa) e i due fotorilevatori 13 e 14 possono essere costituiti da fototransistori sensibili alla luce infrarossa. Di preferenza, i fototransistori 13 e 14 sono separati in maniera da avere risposte identiche, vale a dire in modo tale che i segnali elettrici che si riproducono abbiano lo stesso valore quando essi ricevono la stessa quantità di luce- In queste condizioni, effettuando la differenza dei segnali elettrici forniti dal due fotorilevatori, ad esempio a mezzo di un amplificatore differenziale, il valore di questa differenza fornisce una misura dello spostamento della parte; centrale 7a della membrana 7 e quindi una misura del valore della differenza di pressione P1-P2 e il segno della differenza dei segnali elettrici fornisce una indicazione del senso dello spostamento della parte centrale 7a della membrana 7 e quindi una indicazione del segno della differenza di pressione P1-P2. According to the invention, said sensing means comprise a light source 11 oriented in a first oblique direction 12 towards a surface of the membrane 7, for example towards the center of the upper face of the central part 7a of the membrane and two photodetectors 13 and 14 arranged so as to receive the light coming from the light source 11 and diverted from the membrane 7 in a second oblique direction 11. The two photodetectors 13 and 14 are located in the plane defined by the two oblique directions 12 and 15 and are symmetrical between di lord with respect to dir-; oblique 15, so as to receive equal quantities of light, when the pressure difference P1-P2 is zero, as shown in Figure 3. The light source 11 can be constituted for example by an infrared DEL (electrolumin diode emitting a beam of infrared light) and the two photodetectors 13 and 14 can be constituted by phototransistors sensitive to infrared light. Preferably, the phototransistors 13 and 14 are separated so that they have identical responses, that is, so that the reproducing electrical signals have the same value when they receive the same amount of light. of the electrical signals supplied by the two photodetectors, for example by means of a differential amplifier, the value of this difference provides a measure of the displacement of the part; central 7a of the membrane 7 and therefore a measurement of the value of the pressure difference P1-P2 and the sign of the difference of the electrical signals provides an indication of the direction of displacement of the central part 7a of the membrane 7 and therefore an indication of the sign of the pressure difference P1-P2.

Nella figura 5 é illustrato a titolo di esempio il caso in cui la pressione PI é più grande della pressione P2 . In questo caso , la parte centrale 7a della membrana 7 si sposta verso il basso di un tratto 1 , che é proporzionale alla differenza di pressione PI-P2 e il fascio luminoso prodotto dalla sorgente 11 e deviato dalla parte centrale 7a della membrana 7 il lumina il fototransistore 15 in modo più forte rispetto al fototransistore 137 come ciò si può rilevare dalla figur.a. 5. poiché l'energia luminosa ricevutadal fotòtransistore 14 é maggiore di quella ricevuta: dal fototransisotre 13, la corrente attraversante il; fototransistore 14 é maggiore di quella che attraversa il fototransitore 13. Inversamente, se la pressione P2 é maggiore della piressione PI, la parte centrale 7a della membrana 7 si sposta verso l'alto, vale a dire si avvicina alla sorgente 11 e il fototransitore 13 riceve una quantità di energia luminosa maggiore rispetto al fototransistore 14, di modo che la corrente attraversante il fototransistore 13 é più grande di quella che attraversa il fototransistore ; 14. Come si può rilevare, eseguendo la differenza di segnali elettrici forniti dai due fototransistori 13 e 14 a mezzo di un amplificatore differenziale, il valore e il segno del segnale di uscita del- · l’amplificatore differenziale indicano il valore e il segno della differenza di pressione P1-P2. Figure 5 illustrates by way of example the case in which the pressure P1 is greater than the pressure P2. In this case, the central part 7a of the membrane 7 moves downwards by a portion 1, which is proportional to the pressure difference PI-P2 and the light beam produced by the source 11 and deflected by the central part 7a of the membrane 7 the lumina the phototransistor 15 more strongly than the phototransistor 137 as this can be seen from figure a. 5. since the light energy received from the phototransistor 14 is greater than that received: from the phototransistor 13, the current flowing through the; phototransistor 14 is greater than that which crosses the phototransistor 13. Conversely, if the pressure P2 is greater than the pyression PI, the central part 7a of the membrane 7 moves upwards, that is to say it approaches the source 11 and the phototransistor 13 it receives a greater quantity of light energy than the phototransistor 14, so that the current passing through the phototransistor 13 is greater than that passing through the phototransistor; 14. As can be seen, by making the difference of electrical signals supplied by the two phototransistors 13 and 14 by means of a differential amplifier, the value and the sign of the output signal of the differential amplifier indicate the value and the sign of the pressure difference P1-P2.

Nella forma di realizzazione illustrata a tiolo di esempio nella figura 3, la membrana 7 é disposta in modo da deviare il fascio luminoso prodotto dalla sorgente 11 verso i fòtorilevatori 13 e 14 per riflessìone. In questo caso, la faccia superiore della parte centrale 7a della membrana 7‘può essere resa riflettente per levigatura o mediante un trattamento: appropriato della superficie, ad esempio mediante la metallizzazione sotto vuoto. Si noterà come il suddetto trattamento di superficie potrebbe essere ugualmente applicato alla faccia inferiore della parte centrate 7a della membrana, se quest'ultima fosse di un maiteriale trasparente. AI posto di una membrana rifletè tente, si potrebbe ugualmente utilizzare uno specchio o un altro elemento riflettente fissato in modo appropriato alla parte centrale 7a della membrana.L'angolo idi incidenza alfa del fascio luminoso prodotto dalla (sorgente 11 non é critico. Esso può avere ad esempio un valore di 30°, come illustrato nella figura 3. In the embodiment illustrated as an example in Figure 3, the membrane 7 is arranged so as to deflect the light beam produced by the source 11 towards the photodetectors 13 and 14 by reflection. In this case, the upper face of the central part 7a of the membrane 7 'can be made reflective by polishing or by means of an appropriate treatment of the surface, for example by means of vacuum metallization. It will be noted how the aforesaid surface treatment could equally be applied to the lower face of the centered part 7a of the membrane, if the latter were of a transparent material. Instead of a reflecting membrane, it is also possible to use a mirror or other reflecting element fixed appropriately to the central part 7a of the membrane. The angle of incidence alpha of the light beam produced by the source 11 is not critical. for example, have a value of 30 °, as shown in Figure 3.

Nel caso in cui il fascio luminoso prodotto dalla sorgente 11 é deviato per riflessione dalla membrana 7, come nelle forma di realizzazione illustrata, la (Sorgente 11 e i due fotoriflevatori 13 e 14 sono montati nella stessa parte dell'involucro 11, ad esempio nella parte 2 dell'involucro,come illustrato. Benché la sorgente 11 e i fotorilevatori 13 e 14 possano esseire montati e fissati rigidamente nella parte 2 dell'involucro, tuttavia é preferibile che essi·siano montati in modo tale che la loro posizione pòssa essere-regolata in una direzione perpendicolare al pianò della parte centrale 7a della membrana. A tal fine, la parte 2 dell'invòlucro presenta una apertura circolare affacciata alla parte centrale 7a della membrana e la sorgente 11 e i fotorilevatori 13 e 14.sonò montati in un supporto 17 che può scorrere assialmente nell'apertura 16. Una guarnizionedi tenuta 18 é dispósta tra il suppòrto 17 e la parete cilindrica dell'apertura 16. I mezzi di regolazione 19 permettono di ef fettuare una regolazione della posizione assiale del; supporto 17 nell'apertura 16. I mezzi di regolazione 19 comprendono un elemento a molla 21 disposto nella parte 2 dell'invòlucro 1 e il supporto 17,in maniera da spingere quest'ultimo lontano dalla membrana 7 e una vite di regolazione 22 agente sul suppor to 17 in direzione opposta all'elemento a molla 21. Quest'ultimo può essere costituito ad esempio da una rondella a molla disposta tra la faccia superiore della parete di fondo 2a della parte 2 dell'invòlucro e una staffa periferica 23 che sporge lateralmente sopra il suppòrto 17. II passo della filettatura della vita 2.2 é di preferenza piccolo in maniera da permettere una regolazione fine della posizione assiale del supporto 17. In the case in which the light beam produced by the source 11 is deflected by reflection from the membrane 7, as in the embodiment illustrated, the (Source 11 and the two photo-reflectors 13 and 14 are mounted in the same part of the casing 11, for example in the part 2 of the housing, as illustrated. Although the source 11 and the photodetectors 13 and 14 may be rigidly mounted and fixed in the housing part 2, it is however preferable that they are mounted in such a way that their position can be adjusted accordingly. a direction perpendicular to the plane of the central part 7a of the membrane. To this end, the part 2 of the envelope has a circular opening facing the central part 7a of the membrane and the source 11 and the photodetectors 13 and 14 are mounted in a support 17 which can slide axially in the opening 16. A sealing gasket 18 is disposed between the support 17 and the cylindrical wall of the opening 16. The adjustment means 19 allow to ef make an adjustment of the axial position of the; support 17 in the opening 16. The adjustment means 19 comprise a spring element 21 arranged in the part 2 of the casing 1 and the support 17, so as to push the latter away from the membrane 7 and an adjustment screw 22 acting on the support 17 in the opposite direction to the spring element 21. The latter can be constituted, for example, by a spring washer arranged between the upper face of the bottom wall 2a of the part 2 of the casing and a peripheral bracket 23 which protrudes laterally above the support 17. The thread pitch of the screw 2.2 is preferably small so as to allow a fine adjustment of the axial position of the support 17.

Benché la vite 22 potrebbe essere disposta in maniera da agire direttamente sul supporto 17, é preferì itile che essa agisca su di esso per il tramite di una leva di demolt'iplicazione di sp.o-stamento 24 , in modo 'da permettereuna regolazione ancora più fine della posizione assiale del supporto 17. Come illustrato ; ‘nelle figure 1? 3 e 4, la leva 24 é costituita da una piastra rettangolare i cui bordi sono incurvati verso l'alto per irrigidire la leva-piastra 24. Nel suo centro la leva-piastra 24 presenta un'apertura retangolare oblunga 25, attraverso la quale passa liberamente la parte superiore del supporto 17. La leva ' piastra 24 prende appoggio sulla faccia superiore della staffa periferica 23 del supporto 17 per il tràmite di due aggetti sferici 26 formati sulla faccia inferiore della leva-piastra 24. Due fori circolari 27, ,e 28 sono praticati nella leva-piastra 24 vicino alle estremità dell'apertura 22 a distanze uguali dal cen- Although the screw 22 could be arranged in such a way as to act directly on the support 17, it is preferable for it to act on it by means of a displacement reduction lever 24, so as to allow a further adjustment. finer than the axial position of the support 17. As illustrated; 'In figures 1? 3 and 4, the lever 24 is constituted by a rectangular plate whose edges are curved upwards to stiffen the lever-plate 24. In its center, the lever-plate 24 has an oblong rectangular opening 25, through which it passes the upper part of the support 17. The lever plate 24 rests on the upper face of the peripheral bracket 23 of the support 17 by means of two spherical projections 26 formed on the lower face of the lever-plate 24. Two circular holes 27,, and 28 are made in the lever-plate 24 near the ends of the opening 22 at equal distances from the center

tro di quest'ultima_. la vite 22 passa liberamente attraverso il foro 27 ed é avvitata in un foro cieco fi-Iettato di una borcvhia 29 della parte 2 dell'involucro. Come illustrato, la borchia 29 può essere costituita da un elemento cilindrico munito di uno spallamento, che é montato'nella parete di fondo 2a della parte 2 dell'involucro, ma la borchia 29 potrebbe essere ugualmente formata di un solo pezzo con la parte 2 dell'involucro. All 'occorrenza , il montaggio dell'elemento 29 nella parte di fondo 2a può essere reso stagno per sigillatura a mezzo di una colla o di un cemento oppure mediante una guarnizione di tenuta appropriata, non illustrata. La vite 22 presenta una' testa in parte cilindrica e in parte sferica e si appoggia sulla faccia superiore della leva-piastra 24 per il tramite di una rondella 21 a scodellino sferico. tro of the latter_. the screw 22 passes freely through the hole 27 and is screwed into a threaded blind hole of a stud 29 of the part 2 of the casing. As illustrated, the boss 29 can be constituted by a cylindrical element provided with a shoulder, which is mounted in the bottom wall 2a of the part 2 of the casing, but the boss 29 could equally be formed of a single piece with the part 2 of the casing. If necessary, the assembly of the element 29 in the bottom part 2a can be made watertight by sealing by means of a glue or a cement or by means of an appropriate sealing gasket, not shown. The screw 22 has a partly cylindrical and partly spherical head and rests on the upper face of the lever-plate 24 by means of a spherical cup washer 21.

Un'altra vite 32 passa liberamente attraverso il foro 28 ed é avvitata attraverso un foro filettato 33 formato nella parete di fondo 2a della parte 2 dell'involucro 1. All'occorrenza, la chiusura stagna tra la vite 32 e la parete dì fondo 2a può essere assicurata ad esempio per sigillatura a mezzo di colla’ o di cemento oppure mediante una guarnizione di tenuta appropriata. Altrimenti, se la parete di fondo 2a ha uno spessore sufficiente, il foro filettato 33. può essere un foro cieco. La vite 32 ha una testa in parte cilindrica e in parte conica e può appoggiarsi con la sua parte co-nica sul bordo-superiore del foro. Another screw 32 passes freely through the hole 28 and is screwed through a threaded hole 33 formed in the bottom wall 2a of the part 2 of the casing 1. If necessary, the watertight seal between the screw 32 and the bottom wall 2a it can be secured, for example, by sealing by means of glue or cement or by means of an appropriate sealing gasket. Otherwise, if the bottom wall 2a has a sufficient thickness, the threaded hole 33. can be a blind hole. The screw 32 has a partly cylindrical and partly conical head and can rest with its conical part on the upper edge of the hole.

28. La testa della vite 32 e il foro 28 formano una specie di articolazione per la leva-piastra 24. Le due protuberanze 26 della leva-piastra 24 sono situate a mezza distanza tra gli assi delle viti 22 e 32. In queste condizioni, se il passo della filettatura della vite 22 é ad esempio di 0,5 mm., un giro completo della vite 22 causerà uno spostamento assiale di 0,25 mm del supporto 17. 28. The head of the screw 32 and the hole 28 form a kind of articulation for the lever-plate 24. The two protrusions 26 of the lever-plate 24 are located halfway between the axes of the screws 22 and 32. In these conditions, if the thread pitch of the screw 22 is for example 0.5 mm., one complete turn of the screw 22 will cause an axial displacement of 0.25 mm of the support 17.

Grazie ad una struttura del genere, la poslzione assiale del supporto 17 può essere finemente regolata durante i collaudi del sensore di pressione oppure durante il funzionamento inmaniera tale che i due fòtorilevatori 13 e 14 ricevano la stessa quantità di luce e producano i segnali di uscita dello stesso valore quando le pressioni PI e P2 sono tutte e due uguali alla pressione atmosferica oppure quando esse sono tutte e due del medesimo valore. Una struttura del genere permette quindi di regolare facilmente la "pressione 0" del sensore di pressione. Inoltre, con una struttura del genere la sorgente luminosa 11 e i fotorilevatori 13 e 14 non hanno bisognò di essere montati nella parte 2 dell'involucro 1 con la stessa precisione come se fossero montati rigidamente in posizione fissa nella detta parte 2 deil'involucro. Si noterà anche che se ildue fòtorilevatori 13 e 14 non sono perfettamente accoppiati o se hanno derive differenti a causa dell'invecchiamento la "pressione 0" può essere di nuovo facilmente rególata. Ciò si verifica anche quando, durante il funzionamento, il sensore di pressione viene fatto funzionare nelle condizioni di temperature differenti di quelle in cui ha funzionato precedentemente e che a causa di queste condizioni di temperature differenti, l'involucro 1 subisce deformazioni provocate da una dilatazione o da una contrazione termica. Thanks to such a structure, the axial position of the support 17 can be finely adjusted during the tests of the pressure sensor or during operation in such a way that the two photodetectors 13 and 14 receive the same amount of light and produce the output signals of the sensor. same value when the pressures P1 and P2 are both equal to the atmospheric pressure or when they are both of the same value. Such a structure therefore allows to easily adjust the "0 pressure" of the pressure sensor. Moreover, with such a structure the light source 11 and the photodetectors 13 and 14 did not need to be mounted in the part 2 of the enclosure 1 with the same precision as if they were rigidly mounted in a fixed position in said part 2 of the enclosure. It will also be noted that if the two photodetectors 13 and 14 are not perfectly coupled or if they have different drift due to aging, the " pressure 0 " can be readily adjusted again. This also occurs when, during operation, the pressure sensor is operated in conditions of temperatures different from those in which it previously operated and that due to these conditions of different temperatures, the casing 1 undergoes deformations caused by an expansion or by a thermal contraction.

Tuttavia, é possibile ridurre l'influenza della temperatura sul funzionamento del sensóre di pressione scegliendo in mòdo appropriato alcune delle dimensioni e il materiale degli elementi che costituiscono il sensore di pressione. Ciò verrà ora illustrato facendo riferimento alle figure da 5 a 8. Come illustra to nella figura 5, la distanza effettivamente misurata dal dispositivo ottico costituito dalla sorgente lumlnosa 11 e dai due fotorilevatori 13 e 14, é illustrata dal lato b, che é uguale alla differenza dei lati c e a (b= c-a). Il lato a rappresenta la distanza tra il piano della parte centrale 7a della membrana 7 e il piano 34, in cui si trova la parte periferica 7c della mmembrana 7. Il lato c However, it is possible to reduce the influence of temperature on the operation of the pressure sensor by appropriately selecting some of the dimensions and material of the elements constituting the pressure sensor. This will now be illustrated with reference to Figures 5 to 8. As illustrated in Figure 5, the distance actually measured by the optical device consisting of the light source 11 and the two photodetectors 13 and 14, is illustrated from side b, which is equal to difference of sides c and a (b = c-a). Side a represents the distance between the plane of the central part 7a of the membrane 7 and the plane 34, in which the peripheral part 7c of the membrane 7 is located.

ta la distanza tra il centro 0 della sórgente lùminosa 11 e il piano 34. IL lato c di pende in grande parte dai lati E e h della figura 3 ed é soggettò ai. le variazioni quando la temperatura del'invòlucro 1 si evolve. Quando il lato c aumenta per azione della temperatura, il lato a aumenta ugualmente, ma non in misura sufficiente per compensare l'aumento del lato c e per far si chela differenza dei lati c e a e quin-'di il lato b resti costante. Questo fenomeno é particolarmente visibile nelle figure 6 e 7 che illustrano la deformazione dell ' involucro del sensore di pressione quando la temperatura passa da 0°C ( linea a tratto continuo ) a 60°C ( linea a punti e tratti ) per le due forme di realizzazione differenti dell 1 involucro e per una differenza di pressione P1-P2 nulla. Nelle figure 6 e 7(nonché nelle figure 8 e 9) le deformazioni o gli spostamenti sono stati fortemente esagerati per la chiarezza del disegno. ta is the distance between the center 0 of the luminous source 11 and the plane 34. Side c hangs largely from the sides E and h of FIG. 3 and is subject to the. the variations when the temperature of the envelope 1 evolves. As side c increases due to temperature, side a increases equally, but not sufficiently to compensate for the increase in side c and to ensure that the difference between sides c and a and thus side b remains constant. This phenomenon is particularly visible in figures 6 and 7 which illustrate the deformation of the pressure sensor casing when the temperature passes from 0 ° C (solid line) to 60 ° C (dotted and dotted line) for the two shapes. of different construction of the enclosure and for a zero pressure difference P1-P2. In figures 6 and 7 (as well as in figures 8 and 9) the deformations or displacements have been greatly exaggerated for the clarity of the drawing.

Nella forma di realizzazione illustrata schematicamente nella figura 6, la membrana 7 ha uno spessore di 50um ed é realizzata in una lega di rame e di berillio (Ube2) al 2% in peso di berillio; la parte 3 dell'involucro é costituita da un elemento colato in alluminio e la parte 2 dell ' involucro é costituita da una lamiera imbutita in acciaio . In questo caso , benché ciò non sia esplicitamente illustrato nella figura 6 , la sorgente 11 e il fotorilevatori 13 e 14 sono supportati dalla parte 3 dell'involucro. Una forma di realizzazione del genere costituisce la soluzione più razionale dal punto di vista del prezzò di fabbricazione dell'involucro. Tuttavia, essa presenta l'inconveniente di essere particolarmente sensibile alla temperatura. Così, nelle condizioni indicate precedentemente , lo spostamento b della membrana 7 é di 100um quando la temperatura passa da 0°C a 60°C. In questo caso lo spostamento b della membrana 7 a seguitó dell'aumento della temperatura é accentuato a causa di un effetto del tipo a "bilama", che é dovuto alla differenza di coefficienti di dilatazione dell'alluminio e dell'acciaio e che causa una deformazione per flessione delle parti 2 e 3 dell'invòlucro 1. In the embodiment schematically illustrated in Figure 6, the membrane 7 has a thickness of 50 µm and is made of an alloy of copper and beryllium (Ube2) at 2% by weight of beryllium; part 3 of the casing is constituted by a cast aluminum element and part 2 of the casing is constituted by a drawn steel sheet. In this case, although this is not explicitly illustrated in Figure 6, the source 11 and the photodetectors 13 and 14 are supported by the part 3 of the housing. An embodiment of this kind constitutes the most rational solution from the point of view of the manufacturing price of the envelope. However, it has the drawback of being particularly sensitive to temperature. Thus, under the conditions indicated above, the displacement b of the membrane 7 is 100 µm when the temperature passes from 0 ° C to 60 ° C. In this case the displacement b of the membrane 7 following the increase in temperature is accentuated due to a "double blade" effect, which is due to the difference in the expansion coefficients of the aluminum and the steel and which causes a deformation by bending of parts 2 and 3 of the casing 1.

Nella forma di realizzazione della figura 7, la membrana 7 é identica a quella della forma di realizzazio- ; ne della figura 6. Le parti 2 e 3 dell'involucro 1 e il supporto 17 sono di ottone, mentre la leva 24 e le due viti 22 e 32 sono di acciaio. Lo spessóre E delia parete di fondo 2a della parte 2 dell'invòlucro é all1incirca di 5, 7 mm., l'altezza h della parete periferica 2b della parte 2 dell'involucro é allineica di 7,5 mm., lo spessóre e della piastra formante la parte 3 dell'involucro é all'incirca di 2,5 mm., il lato a é all'incirca di 4 mm., e il diametro B della cavità interna 5 dell'invòlucro 1 é all'incorda di 71 mm. In queste condizioni, quando la tempera In the embodiment of FIG. 7, the membrane 7 is identical to that of the embodiment; ne of Figure 6. The parts 2 and 3 of the casing 1 and the support 17 are made of brass, while the lever 24 and the two screws 22 and 32 are made of steel. The thickness E of the bottom wall 2a of the envelope part 2 is approximately 5.7 mm., The height h of the peripheral wall 2b of the envelope part 2 is aligned to 7.5 mm., The thickness e of the plate forming part 3 of the casing is about 2.5 mm., side a is about 4 mm., and the diameter B of the internal cavity 5 of the casing 1 is at the line of 71 mm. . Under these conditions, when the tempera

formante la parte 3 dell' involucro e la leva 24 sono in acciaio. Nella forma di realizzazione della figu ra 8, le dimensioni o lati E, h, e, a e D hanno gli stessi valori di quelli indicati in relazione alla forma di realizzazióne della figura 7. In queste coridizioni, quando la temperatura passa da 0°C a 60°C, lo spostamento d della membrana 7 é uguale a 2,8 um. titolo di confronto, nella figura 9 é stato illustrato schematicamente il sensore di pressione della fi-· gura 8, quando la differenza di pressione P1-P2 é u guale a 100Pa, ad una temperatura di 20°C. In queste condizioni , lo spostamento d della membrana é di 100 um (per una differenza di pressione di 1Pa, lo spòstamento della membrana sarebbe di 1 um). In generale, la temperatura non varia o varia leggermente durante la durata di una misura. Ammettendo che la temperatura vari ad esempio di 1°C durante la misura dell'azione, si può rilevare che nella forma di realizzazione della figura 8 lo spostamento d della membrana 7, dovuto a questa variazione di temperatura, sarebbe di 2,8/60=0,046 um. Questo valore é trascurabile rispetto ad uno spostamento di 1um causato da una differenza di pressione P1-P2 di lPa. forming the part 3 of the casing and the lever 24 are made of steel. In the embodiment of Figure 8, the dimensions or sides E, h, e, a and D have the same values as those indicated in relation to the embodiment of Figure 7. In these coriditions, when the temperature passes from 0 ° C at 60 ° C, the displacement d of the membrane 7 is equal to 2.8 µm. by way of comparison, Figure 9 schematically illustrates the pressure sensor of Figure 8, when the pressure difference P1-P2 is equal to 100Pa, at a temperature of 20 ° C. Under these conditions, the displacement d of the membrane is 100 µm (for a pressure difference of 1Pa, the displacement of the membrane would be 1 µm). In general, the temperature does not vary or varies slightly during the duration of a measurement. Assuming that the temperature varies for example by 1 ° C during the measurement of the action, it can be seen that in the embodiment of Figure 8 the displacement d of the membrane 7, due to this temperature variation, would be 2.8 / 60 = 0.046 µm. This value is negligible compared to a displacement of 1um caused by a pressure difference P1-P2 of 1Pa.

Si vede quindi che scegliendo in maniera appropriata il rapporto delle dimensioni E ed e, le dimensioni D, H e a e/o i materiali degli elementi che costi.tuiscòno il sensore di pressione, diventa possibile di ridurre notevolmente gli effetti della tempera-|tura sul funzionamento del sensore di pressione. E' !sottinteso che i valori delle dimensioni o dèi lati E, h, e, a e d, che sono stati precedentemente indica ti, devono essere intesi solo a titolò di esempio potrebbero variare in funzione dell'appropriato formato del sensore di pressione. It can therefore be seen that by appropriately choosing the ratio of the dimensions E and e, the dimensions D, H and a and / or the materials of the elements that make up the pressure sensor, it becomes possible to considerably reduce the effects of the temperature on the operation. pressure sensor. It is understood that the values of the dimensions or sides E, h, e, a and d, which have been indicated above, are to be understood by way of example only as they may vary depending on the appropriate format of the pressure sensor.

Occorre inoltre osservare che al posto in aggiunta iagli accorgimenti descritti precedentemente per ridurre gli effetti della temperatura sul funzionamento del sensore di pressione, é ugualmente possibile di eliminare questi effetti nonché tutte le derive dovute ai circuiti elettronici di misura (effetto della temperatura e l'effetto dell'invecchiamento) adottando 'una e/o l'altra delle misure supplementari seguen-· ti. In primo luògo, si può effettuare una misuraziò ne differenziale utilizzando due identici sensòri di! pressione soggetti allo stesso ambiente. In secondò luogo, si può associare al sensore di pressione una valvola a tre vie, la quale in una prima posizione collega le due camere 5a e 5b del sensore di pressione ad una stessa sorgente di pressione (P1=P2) e, in una seconda posizione, collega le due camere 5a e 5b alle sorgenti di pressione differenti (P1/P2) di cui si desidera misurare la differenza di pressione. In una prima fase di misura corrispondente alla prima po.sizio..ne della valvola a tre vie, il segnale fornito dall'amplificatore differenziale di misura, associato ai due fotorilevatori 13 e 14, viene memorizzato e, in una seconda fase di misura corrispóndente alla se conda posizine della valvola a tre vie, il segnale memorizzato é sottratto dal segnale fornito dall'amplificatore differenziale di misura in presenza della differenza di pressióne P1-P2. I circuiti elettroni-· ci che permettono di effettuare una misura differenziale del genere sono ben noti agli esperti del ramò e non si rtiene quindi utile la loro descrizione dettagliata. It should also be noted that instead of the precautions described above to reduce the effects of temperature on the operation of the pressure sensor, it is equally possible to eliminate these effects as well as all the drifts due to the electronic measuring circuits (effect of temperature and aging) by adopting either of the following additional measures. First, a differential measurement can be made using two identical! pressure subject to the same environment. Secondly, a three-way valve can be associated with the pressure sensor, which in a first position connects the two chambers 5a and 5b of the pressure sensor to the same pressure source (P1 = P2) and, in a second position position, connects the two chambers 5a and 5b to the different pressure sources (P1 / P2) whose pressure difference is to be measured. In a first measurement phase corresponding to the first position of the three-way valve, the signal supplied by the differential measurement amplifier, associated with the two photodetectors 13 and 14, is stored and, in a second corresponding measurement phase at the second position of the three-way valve, the memorized signal is subtracted from the signal supplied by the differential measurement amplifier in the presence of the pressure difference P1-P2. The electronic circuits which allow such a differential measurement to be carried out are well known to those skilled in the field and their detailed description is therefore not useful.

Il sensore di pressióne secóndo.l'invenzione può es sere utilizzato, in modo generale tutte le vòlte che, é necessario misurare una pressione relativa o una pressione differenziale tra due fluidi gassosi o li quindi. Esso si presta particolarmente per misurare la differenza tra la pressione di un flusso di aria comburente e la pressióne di un flusso di gas combustibile che alimentano entrambi un bruciatore. In questa applicazione, la pressióne di alimentazione di gas, ad esempio la pressione P2, deve essere asservìlta alla pressione di alimentazione di aria, ad esempio la pressione PI , in manierata tale che queste due pressioni rimangano in un rapportò costante, ad esempio in un rappòrto di 1:1. A tal fine si usa di solito_ nel circuito di alimentazione di gas un regolatore di pressione, che é asservito alla differenza di pressione P2=P1 . II·sensore di pressióne secondò l'invenziò'-ne può essere quindi ins.erito nel circuito di asservimento del regolatore di pressione. The pressure sensor according to the invention can be used, in a general way, whenever it is necessary to measure a relative pressure or a differential pressure between two gaseous fluids or therefore. It is particularly suitable for measuring the difference between the pressure of a combustion air flow and the pressure of a combustible gas flow which both feed a burner. In this application, the gas supply pressure, for example the pressure P2, must be enslaved to the air supply pressure, for example the pressure PI, in such a way that these two pressures remain in a constant ratio, for example in a ratio of 1: 1. For this purpose, a pressure regulator is usually used in the gas supply circuit, which is slave to the pressure difference P2 = P1. The pressure sensor according to the invention can therefore be inserted in the interlocking circuit of the pressure regulator.

E' sottinteso che la forma di realizzazione del sensore di pressione che é stata precedentemente descritta deve intendersi solò a titolo di esempio puramente indicativo e non limitativo e che numerose modifiche., possono essere facilmente apportate da un esperto del ramo senza con ciò uscire dall'ambito dell'invenzio-; ne. Così particolarmente anziché montare la sorgente luminosa 11 e i due fotorilevatori 13 e 14 tutti e tre in modo perpendicolarmente mobile al pianò della membrana 7 per permettere una regòlaziòne della "pressione 0" del sensore, solò la sorgente luminosa 11 potrebbe essere montata in modo mobile e i fotorilevatori 13 e 14 potrebbero essere fissati unicamente alla parte 2 dell'involucro. Altrimenti, i due fotorilevatori 13 e 14 potrebbero essere montati in mòdo mobile e la sorgente luminosa 11 pò'trebbe essere montata rigidamente sulla parte 2 dell'invòlucro. In entrambi i casi si otterrebbe lo stesso effetto del montaggio illustrato nella figura 3 per quanto riguarda la regolazione della "pressione 0" del sensore. Peraltro, quando il sensore di pressione secondo l'Invenziòne deve essere utilizzato per.misurare una differenza di pressione tra due liquidi, due vapori o due gas e il dispositivo òttico di misurazione fòrmatò dalla sorgente luminosa 11 e dai due fotorilevatori 13 e 14 deve essere isolato rispetto a uno dei due liquidi, vapori o gas, questo isolamento può essere facilmente realizzato disponendo e fissando nella cavita interna del suppòrto 17, appena al di sotto de-' gli elementi 11, 13 e 14, una parete divisoria stagna di un materiale trasparente, ad esempio un disco di vetro a superfici piane e parallele, le cui facce sono parallele al piano della parte centrale 7a del-' la membrana 7 It is understood that the embodiment of the pressure sensor which has been previously described is to be understood only as a purely indicative and non-limiting example and that numerous modifications can be easily made by a person skilled in the art without thereby departing from the scope of the invention-; neither. Thus, particularly instead of mounting the light source 11 and the two photodetectors 13 and 14, all three in a perpendicularly movable way to the surface of the membrane 7 to allow adjustment of the "pressure 0" of the sensor, only the light source 11 could be mounted in a movable way and the photodetectors 13 and 14 could be fixed only to part 2 of the enclosure. Otherwise, the two photodetectors 13 and 14 could be mounted in a mobile manner and the light source 11 could be rigidly mounted on the part 2 of the envelope. In both cases, the same effect as the mounting shown in Figure 3 would be obtained as regards the adjustment of the "0 pressure" of the sensor. Moreover, when the pressure sensor according to the invention is to be used to measure a pressure difference between two liquids, two vapors or two gases and the optical measuring device formed by the light source 11 and the two photodetectors 13 and 14 must be insulated with respect to one of the two liquids, vapors or gases, this insulation can be easily achieved by arranging and fixing in the internal cavity of the support 17, just below the elements 11, 13 and 14, a watertight dividing wall of a material transparent, for example a glass disk with flat and parallel surfaces, the faces of which are parallel to the plane of the central part 7a of the membrane 7

Claims

CLAIMS 1. Differential pressure sensor comprising a casing (1) formed by two parts (2, 3) hermetically assembled with each other and forming between them a closed internal cavity (5), a deformable membrane (7), whose peripheral zone (7c) is fixed to the casing which divides the said internal cavity into two non-communicating chambers (5a, 5b), two orifices (Sa, 8b) being formed respectively in the said limbs (2? 3) of the casing (1 ) to put the said chambers in communication with respective sources of fluid under pressure, and means (11, 13, 14) mounted in one of the two parts (2, 3) of the casing (1) and sensitive to a deformation of the membrane due to to a difference between the reigning pressures (PI, P2); in the two chambers (5a, 5b) to generate an electrical signal representing the said presision difference, the said means sensitive to the deformation of the membrane comprising a light source (11) oriented in a first oblique direction (12) towards a reflecting surface of the membrane (7) and two photodetectors (13, 14) to receive the light coming from the light source (11) and reflected by the reflecting surface of the membrane (7) in a second oblique direction (15), the two photodetectors' being located in a plane defined by the two oblique directions and being symmetrical between the lord and the second oblique direction in order to receive equal quantities of light, when the pressure difference is zero, characterized by the fact that part (2) of the envelope , which supports the light source (11) and the photodetectors (13, 14), has a circular opening (16) which faces the membrane (7), due to the fact that the light source (11) and the photodetectors The elements (13, 14) are mounted in a support (17) which can slide axially in said circular opening (16) in a direction perpendicular to the reflecting surface of the membrane (7), a seal (18) being disposed between the said support (17) and the cylindrical wall of the circular opening (16) and by the fact that it also presents adjustment means (10) for adjusting the axial position of the support (17) in said circular opening (16).

2. Pressure sensor according to claim 1, characterized in that the adjustment means (19) comprise a spring element (21) arranged between the casing (1) and the said support (17) to push the latter in the direction of away from the member (7) and an adjustment screw (22) which acts on the support (17) in the opposite direction to the spring element (21).

3. Pressure sensor according to claim 2, characterized in that the adjusting screw (22) acts on the support (17) by means of a displacement demultiplier lever (24).

4. Pressure sensor according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the membrane (7) also has, from the sub-center towards its periphery, a flat circular central part (7a) towards which the light is directed emitted by the light source (11), an intermediate annular part (7b) having, seen in section, a wavy profile is a flat peripheral annular part (7c) which is clamped between the two parts (2, 3) of the envelope ( 1)

5. Pressure sensor according to claim 4 characterized in that the peripheral part (7c) of the membrane (7) is joined to the intermediate part (7b) by means of a stepped part (7b) having a predetermined height.

6. Pressure sensor according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the part (2) of the housing (1) which supports the light source (11) and the photodetectors (13, 14) has, seen in section, the shape of a cup having a flat bottom wall (2a), of predetermined thickness (E), at the center of which is formed the said circular opening (16) and a peripheral wall (2b) which extends substantially in a due to the fact that the other part (3) of the casing is made up of a flat plate having a predetermined thickness (e)

7. Pressure sensor according to claim 6, characterized in that the thickness (E) of said bottom wall (2a) is about 5.7 mm., The height (h) of said peripheral wall (2b) is of about 7.5 mm., the thickness (e) of the said plate (3) is about two, 5 mm., the distance (a) between the planes of the central flat part (èa) and of the flat peripheral part (7c) of the membrane (7 is about 4 mm. And the diameter (d) of the internal cavity (5) of the casing (1) is about 71 mm.

8. Pressure sensor according to claim 7, characterized in that said cup-shaped part (2) of the casing (1) and the support (17) are of a material having a coefficient of thermal expansion greater than that of the material. of the plate forming the said other part (3) of the casing (1).

9. Pressure sensor according to claim 8, characterized in that said cup-shaped part (2) of the casing (1), said support (17) and said adjustment screw (22) are made of brass, while said plate forming the other part (3) of the casing (1) and said lever (24) are made of steel.

Pressure sensor according to any one of claims 7 to 9, characterized in that the membrane (7) is an alloy of copper and beryllium (ube2) and has a thickness of 50 µm.