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Drucksensor

Drucksensoren kommen in unterschiedlichen Bauarten und Einsatzgebieten. Lesen Sie hier welche Arten Drucksensoren es gibt, welcher Drucksensor für welchen Zweck geeignet ist und auf was Sie generell achten sollten bei einem Drucksensor.

Drucksensor

Messumformer für Druck-, Differenzdruck-, Durchfluss- und Füllstandsmessungen mit hoher Messgenauigkeit; geeignet für Gase, Dämpfe und Flüssigkeiten.
Sensor zum Messen von Drücken, die als Relativ-, Absolutdruck- und Differenzdrucksensor ausgelegt sein können. Diese Sensoren werden als Relativdrucksensoren, Absolutdrucksensoren und Differenzdrucksensoren auf dem Markt angeboten. Als Sensormaterial werden Silizium, Keramik, Metall und Quarz verwendet. Zur Erfassung der Messgröße werden verschiedene physikalische Effekte ausgenutzt, z.B. Drucksensor piezoresistiver, Drucksensor frequenzanaloger, Drucksensor mit Hallelement, Drucksensor kapazitiver und Drucksensor monolithischer. Einsatzgebiet ist in chemischen Anlagen, Land- und Baumaschinen, Luft- und Raumfahrt, Wehrtechnik und hydraulischen Pressen. Am häufigsten wird das Halbleitermaterial Silizium für Drucksensoren verwendet, denn es bietet große Vorteile: Silizium ist preiswert, die verwendeten Technologien sind ausgereift und es besteht die Möglichkeit, neben dem Drucksensor eine Auswerteschaltung mit auf dem Substrat zu integrieren. Drucksensoren auf Siliziumbasis arbeiten meist als piezoresistive Sensoren. Für den Niederdruckbereich gibt es Sensoren, die den Schalldruckpegel mit einer extrem sensitiven mikromechanisch verarbeiteten Membran messen. Für Hochdruckbereiche gibt es robuste Sensoren, die selbst den höchsten Anforderungen bei Hochofenmessungen standhalten, darunter einen mit einem ablativen Hitzeschutz gegen Temperaturschocks.

Drucksensor – Typen

Absolutdrucksensoren:
Sie messen den Druckunterschied zwischen dem Messdruck und Vakuum, die Druckmesszelle ist hier evakuiert.

Relativdrucksensoren:
Sie messen den Druckunterschied zwischen dem Messdruck und dem Umgebungsdruck, in der Regel den atmosphärischen Luftdruck. Hier erfolgt der Druckausgleich zum Innenraum der Druckmessstelle über ein Loch in der Bodenplatte des Gehäuses.

Differenzdrucksensoren:
Sie messen den Druckunterschied zwischen zwei Messdrücken.

Drucksensor – physikalische Effekte

Piezoresistiver Drucksensor:
Sensor zur Druckmessung, bei dem der Piezowiderstandseffekt ausgenutzt wird, d. h., unter Einwirkung einer mechanischen Spannung ändert sich der elektrische Widerstand des Materials.

Frequenzanaloger Drucksensor:
Sensor zur Druckmessung, bei dem Oszillatorschaltungen auf dem Chip integriert sind. Bei einer Serienschaltung von Ringoszillatoren erhält man einen linearen Zusammenhang zwischen Widerstandsänderung und Frequenzverschiebung.

Drucksensor mit Hallelement:
Sensor zur Druckmessung, nach dem Membranprinzip, wobei die Auslenkung der Membran durch ein Hallelement gemessen wird. Damit es zu einer Hallspannungsänderung kommt, ist an der Membran ein Permanentmagnet angebracht. Die Membran ist so bemessen, dass der Membranweg nicht größer als 1,5 mm ist.

Kapazitiver Drucksensor:
Sensor zur Druckmessung, der sehr klein ist (< 1mm x 1mm) und eingesetzt wird an unzugängigen Stellen und bei hohen Drücken (überlastfest). Bei diesem Sensor wird die Kapazitätsänderung einer Membrane in Folge Durchbiegung gegenüber einer parallelen anderen Platte als Sensoreffekt ausgewertet. Die Membran wird als Kondensatorplatte ausgebildet. Durch die kleinen Kapazitätsänderungen muss eine geeignete Verarbeitungselektronik integriert sein.

Monolithischer Drucksensor
Sensor zur Druckmessung, auf piezoresistiver Basis, der durch Dotieren und stufenweises Ätzen aus Silizium herausgearbeitet wurde und der alle Komponenten, wie z.B. Kompensationswiderstände und Messverstärker in integraler Form enthält. So sind z.B. monolithische keramische Drucksensoren robust und für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet. Diese präzisen und zuverlässigen Sensoren sind insbesondere ideal für analoge Messsysteme.

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