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Absolut-
und Differenzdruckmessung
Drucksensoren registrieren die durch den
Druck bedingte Biegung einer Membran. Dazu
bringt man auf der Membran eine Brücke von
Dehnungsmessstreifen an. Sie verändern ihren
elektrischen Wider- stand aufgrund des
piezoresistiven Effekts bei Biegung, Druck
oder Zug. Früher waren sie meist aus
aufgedampften Konstantan- oder Platin-
Iridium-Schichten aufgebaut. Heutzutage
verwendet man meist Silizium implantierte
Widerstände. Dabei dient das
Silizium-Substrat gleichzeitig als Membran.
Ihr Vorteil ist eine billigere Herstellung und
eine um mehr als den Faktor 10 höhere
Empfindlichkeit.
Nachteilig ist hier jedoch ein höherer
Temperaturkoeffizient. Beim
Differenzdrucksensor herrscht auf der einen
Seite der Membran der Druck p1, auf der
anderen p2. Für die Auslenkung der Membran
ist daher nur die Druckdifferenz ∆p=p1-p2
maßgebend. Beim Absolutdrucksensor bildet man
die Seite der Membran als Vakuumkammer aus. Auf
der Membran sind vier Dehnungsmessstreifen
angebracht und zu einer Widerstandsbrücke
verschaltet. Sie werden so miteinander
verbunden, dass sich die Wi- derstände in den
Brückenzweigen gegensinnig ändern. Durch
diese Anordnung ergibt sich, wie man in Abb.
3-2 erkennt, ein besonders großes
Ausgangssignal, während sich
gleich- sinnige
Effekte, wie der Absolutwert der Widerstände
und ihr Temperaturkoeffizient,
kompensieren.
Wegen der geringen Wi- derstandsänderungen ∆R
ist das Ausgangssignal
trotzdem
niedrig. Es liegt bei Maximaldruck je nach
Sensor zwischen 25 und 250 mV bei
einer
Betriebsspannung von Uref = 5 V. Die relative
Widerstands- änderung
liegt somit
zwischen 0,5 und 5 %.
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