提出一种传感器，尤其环境传感器。
背景技术：
传感器、尤其环境传感器越来越多地使用在便携式电子消费品的领域中，如使用在移动电话、手表和手带中。特别在使用在运动领域中时期望传感器是防水的。
专利文件us6,754,137b1、us5,500,835a、de102006056128b4和ep0640896b1分别描述一种具有压力传感器的手表。为了防止水进入传感器元件，传感器元件能够由疏水的凝胶包围，或者通过膜与环境空气分开。从专利申请de102006040665a1中得知一种用于交通工具的压力传感器，其中通过不透水的过滤器防止水进入到传感器的壳体中。这种传感器通常具有大的结构尺寸和/或在制造时是昂贵的。
技术实现要素：
本发明的目的是，提出一种改进的传感器。
提出一种传感器，所述传感器具有腔室连同设置在其中的传感器元件，其中腔室具有第一体积的空气。传感器具有通向腔室的管状的空气输送装置，其中空气输送装置具有第二体积的空气。优选地，腔室除了管状的空气输送装置以外气密地封闭。因此，腔室的换气仅能够借助空气输送装置进行。然而，没有空气能够以其他方式从腔室中泄漏或进入。通过空气输送装置的限定第二体积的尺寸防止水穿过空气输送装置进入传感器元件。在此，至少直至如下外部压力防止水进入，所述外部压力小于或等于预设的最大的外部压力。代替最大的外部压力也能够预设最大水深度。
因此，在这种传感器中，通过空气输送装置的尺寸能够防止水进入传感器元件，而不需要防止水进入的附加的阻挡元件。尤其不需要在外部空间和传感器元件之间的连接路径中设置的阻挡元件。连接路径尤其引导穿过空气输送装置的第二体积和腔室的第一体积。其中不存在这种阻挡元件的传感器可尤其低成本地制造。此外，能够实现传感器的缩小。
例如，传感器不具有防水膜，所述防水膜将传感器元件与传感器的外部空间分开。也不需要凝胶式的阻挡元件，所述阻挡元件例如包围传感器元件。因此，环境空气能够直接作用到传感器元件上，使得能够实现特别准确的测量。
例如，这为用于测量外部环境、例如环境空气的特性的传感器。这种环境传感器例如构成为压力传感器，尤其构成为气压的压力传感器，构成为空气湿度传感器，尤其构成为用于测量相对空气湿度的传感器，或者构成为气体传感器。气体传感器构成为用于测量气体的、例如二氧化碳的、一氧化碳的或臭氧的浓度。在这种传感器中，环境空气与传感器元件的直接的相互作用对于测量能够是有利的或甚至是必需的。
优选地，传感器以如下方式防水地构成：水不能够进入到传感器的水敏感的部件。在此，传感器除了传感器元件以外还能够具有其他水敏感的部件，尤其电部件。其他部件例如由防水的壳体包围。
在一个优选的实施方式中，通过空气输送装置的尺寸不仅防止水进入传感器元件，而且防止水进入到腔室中。
尤其，空气输送装置的尺寸选择为，使得在海平面处的大气空气压力下处于腔室和空气输送装置中的空气在外部压力提高时占据的体积不小于第一体积。处于大气空气压力下的空气的体积是第一和第二体积的总和。在将传感器浸入水中时，位于腔室和空气输送装置之内的空气被压缩，直至空气的压力对应于受水影响的外部压力。因为空气的体积至少与在腔室之内的第一体积同样大，所以第一体积完全由空气填充。因此，进入到空气输送装置中的水不能够到达腔室中。
空气输送装置的适合的尺寸能够从理想的气体定律中推导出。在大气空气压力pat和预设的最大的外部压力pmax下(在所述最大的外部压力下，应当仍没有水进入到腔室中)，为第二体积v2与第一体积v1的关系得出如下条件：
v2/v1≥pmax/pat-1
假设海平面处的空气压力为1bar，并且在水下每10m水深度的压力增加为1bar，那么在正常条件下(1bar的压力和20℃的温度)在预设的以米计的最大水深度dmax下为体积关系得出如下条件：
v2/v1≥0.1m-1﹒dmax
因此，例如在预设的最大水深度为10m时，第二体积必须至少与第一体积同样大。在一个实施方式中，第二体积至少是第一体积的两倍大。在此情况下，至少直至20m的水深度，防止水进入传感器元件。相应地，防止水进入传感器元件的工作压力范围例如至少在1bar至2bar外部压力的范围中，优选至少在1bar至3bar外部压力的范围中延伸。
在一个实施方式中，腔室方形地构成。腔室例如具有用于空气输送装置的开口。优选地，这是腔室的唯一的开口。优选地，从传感器元件至外部空间的连接路径仅引导穿过腔室和空气输送装置。
优选地，空气输送装置具有最大内直径，所述最大内直径小至，使得所包含的空气在浸入水中时不能够通过空气输送装置向外泄漏。空气输送装置的最大内直径优选明显小于腔室的垂直于空气的入流方向的扩展。例如，内直径小于或等于1mm。空气输送装置的长度优选明显大于空气输送装置的内直径。空气输送装置例如具有至少5mm的长度。
在一个实施方式中，空气输送装置构成为单独的元件。尤其，空气输送装置与腔室的壳体单独地构成和/或与传感器的外部壳体单独地构成。例如，空气输送装置构成为单独的软管。
在一个实施方式中，空气输送装置由柔性材料形成。这能够实现：空气输送装置例如在装入到壳体中时弯曲，使得能够实现匹配于传感器的、尤其外部壳体的几何尺寸。例如，空气输送装置的材料包括硅酮。
在一个实施方式中，空气输送装置集成到传感器的壳体中。尤其，空气输送装置能够与壳体一件式地构成。例如，壳体以注塑法制造，其中空气输送装置在注塑时构成。尤其，空气输送装置在注塑时能够形成为穿过壳体的穿引装置。这能够实现空气输送装置的特别低成本的制造。
在一个实施方式中，空气输送装置具有至少一个弯折部或弯曲部。以这种方式，能够将传感器的需要的尺寸保持得小。
传感器例如构成为气压的压力传感器。传感器元件例如构成为压阻式或电容式的传感器元件。
优选地，传感器元件缩小地构成。尤其，传感器元件具有几毫米或更小的尺寸。这能够实现：将第一体积保持得特别小。在此情况下，也能够将第二体积和尤其还有空气输送装置的长度保持得特别小。
因此，传感器能够整体上缩小地构成。例如，所述传感器适合于使用在移动电话、手表或手带中。
附图说明
下面根据示意的且不按比例的实施例详细阐述在此所描述的主题。
附图示出：
图1示出根据一个实施方式的传感器的示意剖视图。
具体实施方式
图1示出传感器1，所述传感器例如构成为压力传感器。
传感器1具有传感器元件2，所述传感器元件设置在腔室3中。在腔室3之内存在第一体积v1的空气，所述第一体积部分地包围传感器元件2。尤其，传感器元件2侧向地并且向上由第一体积v1包围。第一体积v1通过管状的空气输送装置4与外部空间5连接。传感器1具有敞开的结构，使得空气和水能够从外部进入到空气输送装置4中。
腔室3部分地由壳体6限界。壳体6具有开口7，空气输送装置4从所述开口引导离开。在示出的实施方式中，空气输送装置4部分地引入到开口7中。空气输送装置4例如也能够完全地引入到开口7中或者在外部连接到开口7上。侧向地，腔室3由密封元件8限界，所述密封元件例如构成为密封环。密封元件8将腔室3气密地密封。传感器元件2设置在载体9、尤其电路板上。载体9向下对腔室3限界。
壳体6还能够包围传感器1的其他部件。例如，在另一内部空间10中设置有其他部件，尤其电子部件，所述内部空间与腔室3由密封元件8气密地密封。尤其，空气填充的体积v1气密地与另一内部空间10分开。在此，密封元件8至少在工作压力范围中、尤其在外部压力在大气空气压力和预设的最大压力之间的范围中时是气密的。因此，出自体积v1的空气流仅可能进入到空气输送装置4中，但是不可能进入到传感器1的其他区域中。另一内部空间10与外部空间5优选气密地且防水地封闭。因此，在另一内部空间10中的空气压力优选是恒定的，例如始终处于标准压力。
第一体积v1经由第二体积v2透气地与外部空间5连接。空气输送装置4构成为用于，在传感器1浸入到水中时，水能够经由外部的开口11进入到空气输送装置4中。因为空气输送装置4除了外部的开口11以外仅与腔室3透气地连接，并且腔室3除了空气输送装置4以外气密地封闭，所以在空气输送装置4和腔室3中包围的空气不能够泄漏。因此，位于空气输送装置4和腔室3之内的空气被压缩，直至空气的压力对应于外部压力。空气输送装置4具有如下尺寸，使得在小于或等于预设的最大压力的外部压力下，进入的水不能到达腔室3中。
绘制的传感器1例如至少直至深度dmax＝20m是防水的。根据条件v2/v1≥0.1m-1﹒dmax，第二体积至少是第一体积的两倍大。通常，期望直至50m的深度的防水性。在此情况下，第二体积至少是第一体积的五倍大。
例如，传感器元件2具有2mm×2mm×0.8mm(宽度×长度×高度)的尺寸。腔室3例如由呈密封环的形式的密封元件8向外限界，并且例如具有2.5mm的横向直径和1mm的高度。在腔室3之内的第一体积v1从腔室体积和由传感器元件占据的体积的差中计算为1.7mm3。在20m的预设的最大水深度下，得出至少3.4mm3的第二体积v2。因此，在空气输送装置4的内直径为0.8mm时，空气输送装置4必须具有至少6.8mm的长度。
空气输送装置4具有弯曲的走向。空气输送装置4优选设置在传感器1的外部壳体(未示出)之内。尤其，空气输送装置4不从外部壳体中伸出。外部壳体也能够与壳体6一件式地构成。例如，壳体伸展直至空气输送装置4通向外部空间5的开口。但是，外部壳体也能够构成为独立于壳体6的构件。
在一个实施方式中，空气输送装置4构成为单独的元件。例如，空气输送装置4由柔性材料构成。例如，材料包括硅酮。在一个替选的实施方式中，空气输送装置4集成到外部壳体中。例如，外部壳体是注塑的。空气输送装置4能够在注塑法中构成为穿过壳体的穿引装置。
附图标记列表
1传感器
2传感器元件
3腔室
4空气输送装置
5外部空间
6壳体
7开口
8密封元件
9载体
10另一内部空间
11外部开口
v1第一体积
v2第二体积