Hauke Dierksheide, Product Manager Differenzdrucksensoren bei First Sensor in Puchheim
Inhaltsverzeichnis 1. Membranbasierte Differenzdrucksensoren 2. Durchflussbasierte Differenzdrucksensoren 3. HTD-Differenzdrucksensoren 4. LMI-Differenzdrucksensoren 5. Werden Sie Produkttester
Typische Anwendungsfälle für Differenzdrucksensoren finden sich in der Messtechnik, industriellen Steuerungs- und Regelungstechnik sowie HVAC-Systemen, die die Energiekosten minimieren und bestimmte gesetzliche Auflagen erfüllen müssen. Hier sind Differenzdrucksensoren für die Messung von Luftströmungen, der Filterüberwachung oder der Brennersteuerung im Einsatz. Man unterscheidet zwischen piezoresistiven (membranbasierten) und thermischen (durchflussbasierten) Differenzdrucksensoren.
Membranbasierte Differenzdrucksensore
Piezoresistive Drucksensoren auf Siliziumbasis bestehen aus einer dünnen Membran, in die Widerstände in Form einer Wheatstone-Brücke eingebettet sind. Bei einer Druckbelastung verändern sich die elektrischen Widerstände unter dem Einfluss der mechanischen Spannungen (piezoresistiver Effekt). Wird die Wheatstone-Brücke mit einer elektrischen Spannung versorgt, erhält man ein druckproportionales Sensorausgangssignal.
Silizium bietet besondere Vorteile zur Herstellung piezoresistiver Drucksensorchips. Aufgrund der Einkristallstruktur zeigt es keine plastische Verformung, die Membran kehrt nach einer Druckbelastung ohne Deformation in den Ursprungszustand zurück. Materialermüdung und Hystereseeffekte sind damit nahezu ausgeschlossen. Die Halbleiterwiderstände der Siliziummembran reagieren sehr empfindlich schon auf geringste Druckbelastungen bzw. Druckänderungen und erlauben Messbereiche von wenigen Millibar.
Durchflussbasierte Differenzdrucksensoren
Diese Differenzdrucksensoren arbeiten nach dem Prinzip der thermischen Massendurchflussmessung von Luft durch einen kleinen, im Sensorchip integrierten Strömungskanal. Bei diesem Messprinzip ist ein Heizelement zwischen zwei temperaturempfindlichen Widerständen angeordnet, die sich stromaufwärts und stromabwärts befinden. Durch einen Gasstrom verschiebt sich das Temperaturprofil in Richtung des stromabwärts gelegenen Widerstands. Zwischen den beiden Widerständen ergibt sich eine Temperaturdifferenz, die ein zum Massendurchfluss proportionales Spannungssignal erzeugt. Da die Strömung durch den Sensor aufgrund des Druckunterschiedes zwischen den beiden Anschlüssen des Sensors verursacht wird, ist das Ausgangssignal auch ein Maß für den anliegenden Differenzdruck.





