IFM Electronic efector500 Bedienungsanleitung Seite 47

piezoresistiv
geklebte DMS
Dünnschicht
Dickschicht
Ferrit
Fazit
Kapazitive Sensoren enthalten also häufig Sensorelemente, auch Mess-
zelle genannt, d. h. eine keramische Membran und eine feste Wand mit
Elektroden, die durch keramische Prozesse miteinander verbunden und
abgedichtet werden. Es gibt einige Hersteller, die sich auf die Fertigung
davon, spezialisiert haben. Viele Hersteller von kapazitiven Druckmesssys-
temen verwenden die gleiche Messzelle. Unterschiede liegen im mechani-
schen Aufbau des gesamten Geräts und in der Signalaufbereitung. Teil-
weise werden auch baugleiche Geräte vertrieben.
3.7 Zusammenfassung
Bezogen auf die Stückzahl ist der wohl am meisten verbreitete Typ der
piezoresistive Sensor. Er kann sehr klein sein. Meist wird ein quadratischer
Träger mit einer kreisförmigen Membran verwendet.
Ein Nachteil liegt im häufig verwendeten Material Silizium. Dieser Punkt
wurde oben schon besprochen. Die Membran ist hier sehr dünn. Sie hat
dadurch wenig Masse und damit auch wenig Trägheit, dadurch schlechte
Festigkeit gegen Druckspitzen.
Geklebte DMS sind hier aus verschiedenen Gründen noch ungünstiger.
Einmal ist der Vorgang der Klebung recht aufwendig bei der Fertigung und
andererseits weist eine Verbindung durch Klebung keine gute Langzeitsta-
bilität auf.
Bei der Dünnschichttechnologie sind zwar im Vergleich zu früher die Prei-
se schon etwas gesunken, sie bleibt aber doch noch relativ teuer.
Dickschicht-DMS wird mit einem Siebdruckverfahren aufgedruckt. Wird
hier zum Beispiel eine Stahlmembran verwendet, dann ist eine Isolations-
schicht zwischen DMS und der Membran notwendig. Um das "Kriechen"
möglichst klein zu halten, sollte die Isolationsschicht möglichst dünn sein,
dadurch verringert sich allerdings ihre Durchschlagsfestigkeit. Außerdem
altern Dickschichtwiderstände. Bei den verschiedenen verwendeten Mate-
rialien hat man ein Optimum zwischen den beiden Eigenschaften Stabilität
und Größe des Messsignals zu finden. Entweder das Material ist stabil a-
ber der Effekt ist gering, oder umgekehrt. Der Temperaturabgleich bei der
Fertigung ist aufwendig. Wie oben beschrieben wurde, legt man Wert dar-
auf, dass die Werte der einzelnen Widerstände, die bei der Verformung
entweder gestaucht oder gedehnt werden, möglichst exakt übereinstim-
men, um eine optimale Temperaturkompensation zu erreichen. Bei exakter
Positionierung des DMS ist das Signal besser linear als beim kapazitiven
Sensor.
Dünnschichttechnologie ist dagegen deutlich besser in ihren Eigenschaf-
ten, aber wiederum erheblich aufwendiger.
Mit einem Ferritmaterial auf der Membran lässt sich das induktive Prinzip
zur Signalaufnahme verwenden (siehe Abbildung 73). Es ermöglicht eine
sehr hohe Auflösung in der Größenordnung Nanometer. Es ergeben sich
allerdings Probleme durch die fertigungsbedingten Toleranzen im Ferrit
und dadurch eine starke Temperaturabhängigkeit.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der kapazitive Sensor mit einer
keramischen Membran im Vergleich mit den anderen Typen recht günstige
Eigenschaften aufweist. Speziell bei Anwendungen in der Hydraulik ist sei-
ne gute Resistenz gegen Druckspitzen zu nennen.
4 Die ifm Drucksensor-Familie
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