Sensoren Bild 5:
Sensoren Bild 5: Typisches digital verarbeitetes analoges „Treppen-Ausgangssignal“ scheidende Vorteile. Das extrem rauscharme, stufenlose Analogsignal bietet die Grundlage für eine hohe Auflösung der Ausgangsspannung (bis zu 16 Bit); es kann aber auch sehr schnell abgetastet werden (bis zu 120 µs). Natürlich ist die resultierende Performance auch vom verwendeten AD-Wandler und somit vom Kunden-Design abhängig. Mit diesem Aufbau – Drucksensor mit verstärktem Analog-Ausgang und externer AD-Wandlung – bestimmt der Kunde die Kosten der Gesamtlösung maßgeblich mit (Güte der AD-Wandlung) bzw. kann diese nach seinen Anforderungen dimensionieren und optimieren. Einige Kunden von Pewatron benötigen zudem eine echte synchrone Abtastung mehrerer (bis zu fünf) Drucksensoren, Bild 6: Gehäuse AG3 (SMD) und AP3 (THT) was mit den markttypischen digitalen Drucksensoren nicht exakt durchführbar ist. Zwar lässt sich theoretisch ein quasisynchrones Auslesen über mehrere I 2 C/SPI- Busse realisieren, jedoch nicht exakt; echte äquidistante und synchrone Abtastwerte sind nicht möglich. Dafür müssten die verschiedenen Clocks der digitalen Drucksensoren bzw. ihrer digitalen Blöcke miteinander synchronisiert werden, was bei den genannten Sensoren nicht machbar ist – im Unterschied zum voll analogen Konzept mit der nachfolgenden AD-Wandlung, die der Kunde definiert und so nach seinen Anforderungen konzipieren kann. Der Markt hat dieses Prinzip der AG3/AP3-Serie gut aufgenommen: Der Mut von Fujikura, gegen den Trend auf ein voll analoges Konzept zu setzen, hat sich bereits ausgezahlt. Mit den AG3/AP3-Sensoren kann sich Fujikura von den anderen namhaften Sensorherstellern abheben und bietet für viele Anwendungen ein äußerst vorteilhaftes Verhältnis Signal-Rausch- Abstand (SNR) / Kosten („best SNR to Cost Ratio on the Pressure Sensor Market“). Die großen Stückzahlen und die hochautomatisierte Produktion in japanischer Qualität und fast 0 % Ausschuss verschaffen dem Sensor auch ein hervorragendes Preis-Leistungs-Verhältnis. Mit der Auswahl an SMD- und THT-Gehäusen (Bild 6) lässt sich auch der Bestückungsprozess beim Kunden optimieren, was weiter zur Reduktion der Gesamtkosten beiträgt. Technische Details der Serie AG3 (SMD) / AP3 (THT) Bei der analogen Serie AG3/ AP3 handelt es sich jeweils um ein Zwei-Chip-System, bestehend aus einem MEMS-Sensorchip und einem Signalkonditionierungs- Chip (ASIC). Der Signalkonditionierungs-IC hat im Gain-Verstärker keine A/D- und D/A-Wandlerstufen, und durch die Verstärkung wird ein sehr störungsarmes Ausgangssignal erreicht. Mit der richtigen Filterung liegen die Peak-to-Peak-Störsignale deutlich unter 0,02 mmHg. Die störungsarme Verstärkung über den gesamten Messbereich bietet vor allem große Vorteile für den Einsatz in High-End-Messgeräten für die nichtinvasive Blutdruckmessung (NiBP). Eine weitere Funktion, die immer wichtiger wird, ist die Einpunkt-Druckschwellen-Erkennung. Das analoge Ausgangssignal der Druckmessung und eine Schwellenspannung werden an einen internen Komparator geschickt, der die beiden Spannungen miteinander vergleicht. Das Resultat dieses Vergleichs ist das digitale Ausgangssignal. Dadurch werden sehr kleine und kostengünstige Druckschalter möglich, was insbesondere wichtig ist für Anwendungen in begrenzten Platzverhältnissen oder für die Druckmessung in kleinen, leichtgewichtigen Konstruktionen. Der Standardmessbereich der Sensoren liegt zwischen 0…250 mbar bis zu 0…12 bar. Weitere Messbereiche sind auf Anfrage möglich. Der Druckmessbereich kann für positive, negative oder bidirektionale Messwerte konfiguriert werden, die Speisespannung für 3,0, 3,3 oder 5,0 V DC . Die Drucksensoren werden in den für Fujikura üblichen hochwertigen Verpackungen geliefert, je nach Kundenwunsch in Tray, Tape and Reel oder Stick. Zusammenarbeit von Pewatron mit Fujikura Pewatron war zusammen mit einem seiner größten Kunden im Bereich Medizintechnik maßgeblich an der Entwicklung der AG3-/ AP3-Serie von Fujikura beteiligt. Die enge Zusammenarbeit und Partnerschaft zwischen Fujikura und Pewatron besteht nun schon seit über 25 Jahren. Aus der Kombination des Engineering-Wissens und des Applikations-Know-hows bei Pewatron mit der Entwicklungs- und Fertigungskompetenz von Fujikura haben über die Jahre unzählige erfolgreiche Produktinnovationen resultiert. ◄ 46 meditronic-journal 1/2019
Sensoren HTD-Drucksensoren jetzt bis 10 bar und mit seitlichen Druckanschlüssen First Sensor erweitert seine Plattform piezoresistiver Differenzdrucksensoren der HTD-Serie ab 1 mbar um Messbereiche bis 10 bar. Zusätzlich zum sehr kleinen und flachen Manifoldgehäuse mit einer Grundfläche von 8 x 13 mm, das sich hervorragend für den platzsparenden Einbau in Mehrfachverteilern eignet, bietet die HTD-Serie ab sofort eine SMD-Gehäusebauform mit seitlichen Druckanschlüssen. Das neue Gehäuse verfügt über Barbed-Druckanschlüsse für den sicheren Schlauchanschluss auch für höhere Drücke. Eine Hauptanwendung der HTD- Sensoren ist die Differenzdruckmessung über einem Strömungselement (z. B. Blende oder Laminar- Flow-Element) zur Bestimmung des Volumendurchflusses. Der Differenzdrucksensor misst dabei in einem Nebenzweig (Bypass) zur Hauptströmungs leitung. Typische Beispiele finden sich in der Medizintechnik (Beatmungsgeräte, Anästhesiegeräte, CPAP, Spirometer, Sauerstoffkonzentratoren), Klimatechnik (Volumenstromregler, Filterüber wachung, Brennersteuerung), Messtechnik sowie industriellen Steuerungs- und Regelungstechnik. Die HTD-Differenzdrucksensoren verfügen über eine SPI- Schnittstelle mit 15 Bit Auflösung und sowie ein analoges Ausgangssignal. Mit ihrer 3-V- oder 5-V-Spannungsversorgung und ihrem geringen Stromverbrauch eignen sich die HTD-Miniaturdrucksensoren für batteriebetriebene Anwendungen in mobilen und tragbaren Geräten. Für Bestückungsautomaten in der Großserienfertigung können die HTD-Sensoren optional als Blistergurte auf Rollen (Tape and Reel) geliefert werden. Die Sensoren sind temperaturkompensiert von 0…70 °C und liefern zusätzlich zum Druckwert einen Temperaturmesswert. Die wichtigsten Merkmale im Überblick: • Druckbereiche ab 1 mbar bis 10 bar • Gehäuse mit seitlichen Druckanschlüssen und für die Manifold-Montage • SPI-Schnittstelle mit 15 Bit Auflösung • 3-V- oder 5-V-Spannungsversorgung Weitere Informationen zu diesem Produkt: www.first-sensor.com/de/htd First Sensor AG contact@first-sensor.com www.first-sensor.com Extrem kleine Seilzugsensoren Die Sensoren der Serie ZX von WayCon Positionsmesstechnik GmbH sind nach eigenen Angaben die kleinsten Seilzugsensoren der Welt. Das Gehäuse aus eloxiertem Aluminium misst an der maximalen Kantenlänge kaum mehr als der Durchmesser eines 1-Cent-Stückes. Das Sensorelement ermittelt Entfernungen, je nach Ausführung, entweder potentiometrisch (ZX-PA) oder mittels Hall-Effekt Geber (ZX- HM) im Bereich bis 38 mm. Dieser sehr kleine Messbereich, zu dem beide Ausführungen eine Linearität von ±1,0 % aufweisen, eignet sich ideal für Anwendungen geringster Größen. Bei einer Wiederholgenauigkeit von ±0,08 mm arbeitet der ZX-HM mit einer hohen Auflösung von 0,04 mm im Temperaturbereich von -40 bis +100 °C. Bei einem Gewicht von lediglich 15 g wird, dank dem magnetischen und somit berührungslosen Messprinzip, eine sehr hohe Lebensdauer von rund 30 Mio. Zyklen erzielt. Das um nochmals 3 g leichtere ZX-PA Modell erreicht mit ca. 10 Mio. Zyklen eine ebenfalls hohe Lebensdauer und kann bereits ab -55 °C eingesetzt werden. Diese Ausführung gewährleistet die Wiederholgenauigkeit von 0,03 % des Messbereichs, bei einer Auflösung, die von der Qualität der Versorgungsspannung abhängig ist. Seilzugsensoren der Serie ZX sind äußerst klein, leicht und einfach implementierbar. Sie eignen sich besonders für Einsatzgebiete, in denen Leichtbau oder maximale Performance auf geringem Raum eine Rolle spielen, wodurch sie z. B. für mobile Einsatzzwecke besonders prädestiniert sind. Anwendungen finden sich im Sondermaschinen-, Prototypen- und Automobilbau, in der Medizintechnik sowie in Forschung und Entwicklung. Eine spezifische Anwendung ist exemplarisch die Messung der Drosselklappeneinstellung in Motoren. WayCon Positionsmesstechnik GmbH www.waycon.de meditronic-journal 1/2019 47
