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Melexis

MEMS-Sensor für Druckmessung bis zu 70 bar und Digitalausgang

12. September 2024, 18:20 Uhr | Iris Stroh

MEMS-Drucksensor für bis zu 70 bar

Der für Automotive-Anwendungen spezifizierte Drucksensor MLX90834 von Melexis sorgt für eine genaue Druckmessung in gasförmigen und flüssigen Medien von 2 bis 70 bar. Sein digitaler SENT-Ausgang liefert absolute Druckinformationen, Diagnose- und Temperaturdaten.

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Der MLX90834 basiert auf der Triphibian-Technik von Melexis. Dieser MEMS-Sensoraufbau ermöglicht genaue Druckmessungen in gasförmigen und flüssigen Medien, selbst bei Drücken bis zu 70 bar. Diese Vielseitigkeit wird durch einen speziellen Aufbau erreicht, der aus einem aufgehängten Ausleger mit einer Membran an der Spitze besteht und in einem kompakten SO16-Gehäuse untergebracht ist.

Wärmepumpensysteme erfordern eine sorgfältige Überwachung des Drucks und der Temperatur des Kältemittels. Um Schäden an teuren Systemkomponenten zu vermeiden, muss verhindert werden, dass flüssige Medien an den Einlass des Kompressors gelangen. Dabei muss das System sicherstellen, dass sich das Kältemittel immer in einem überhitzten Gaszustand befindet, wenn es den Auslass des Verdampfers erreicht. Dazu werden Druck und Temperatur an derselben Stelle zwischen Verdampfer und Kompressor überwacht. Das System kann dann den Überhitzungsgrad der Flüssigkeit mithilfe intelligenter Expansionsventile genau berechnen und regeln.

Über den Triphibian-Sensor mit digitalem SENT erhält das System präzise Druck- und Temperaturdaten. Der MLX90834 lässt sich mit externen NTCs koppeln, und die Werkskalibrierung erreicht eine Genauigkeit von besser als ±1 °C in erweiterten Temperaturbereichen. Die genaue Druckmessung leitet die äquivalente Temperatur des Mediums ab, wenn es in Sättigung vorliegt (Koexistenz von Flüssigkeit und Gas im Verdampfer). Der NTC stellt die tatsächliche Temperatur der Flüssigkeit bereit, wobei die Differenz zwischen den beiden Werten dem Grad der in der Flüssigkeit erreichten Überhitzung entspricht.

Intelligente Expansionsventile profitieren von den Eigenschaften des MLX90834. Durch den Einbau des digitalen Sensors in Wärmepumpenkomponenten wie Ventile können Hersteller intelligentere Ventile mit Edge-Computing-Funktionen entwickeln. Mit dem Know-how von Melexis in den Bereichen Sensorik und Antriebstechnik können die Motortreiber-ICs von Melexis zur Verarbeitung der Daten des MLX90834 verwendet werden. Hersteller von Wärmepumpen können so die Systemregelung direkt in ihre Komponenten integrieren und so ihr Leistungsversprechen erhöhen.

Letztlich ermöglichen intelligente, lokal gesteuerte Expansionsventile mit ihrer genaueren Druck- und Temperaturerfassung, dass Wärmepumpensysteme mit weniger Überhitzung arbeiten, was die Gesamteffizienz erhöht.

Der MLX90834 enthält eine Sensorausleseschaltung, digitale Hardware, Spannungsregler und digitale Ausgangstreiber. In die Membran implantierte piezoresistive Elemente bilden eine Wheatstone-Brücke, um ein Eingangssignal zu erzeugen. Dieses wird verstärkt und in ein digitales Format umgewandelt, so dass die 16-Bit-Digitalsignalverarbeitung (DSP) eine Temperaturkompensation vornehmen kann, bevor das Ergebnis als digitaler Ausgang (SENT) bereitgestellt wird.

Der Sensor ist mit Schutz gegen Überspannung (> +40 V) und Verpolung (< -40 V) ausgestattet und eignet sich daher für Anwendungen in Fahrzeugen. Der MLX90834 wurde als „Safety Element out of Context“ (SEooC) gemäß ISO 26262 entwickelt und ermöglicht eine Systemintegration bis ASIL C. Damit erfüllt er die neuesten Sicherheitsanforderungen für Fahrzeuge.