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Revival der rein analogen Technik

Weniger Rauschen bei MEMS-Drucksensoren

26. Juli 2017, 10:22 Uhr | Von Philipp Kistler

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Fortsetzung des Artikels von Teil 2

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 besitzt im Gain-Verstärker keine A/D- und D/A-Umsetzerstufen, 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 (entspricht ungefähr 0,027 mbar). 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 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 bis 250 mbar und 0 bis 12 bar. Weitere Messbereiche sind auf Anfrage möglich. Der Druckmessbereich kann für positive, negative oder bidirektionale Messwerte konfiguriert werden, die Spannungsversorgung für 3,0, 3,3 oder 5,0 V (DC).

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Die großen Stückzahlen, die hochautomatisierte Produktion in Japan und annähernd Null Prozent Ausschuss verschaffen dem Sensor ein sehr gutes Preis-Leistungs-Verhältnis. Mit der Auswahl an SMD- und THT-Gehäusen (Bild 8) lässt sich zudem der Bestückungsprozess beim Kunden optimieren, was weiter zur Reduktion der Gesamtkosten beiträgt.

Ein produktionstechnischer Aspekt ist die flexible Leiterplatte beziehungsweise die Kombination von Flex-Print-Technologie mit einem herkömmlichen Streifen (grüne Bereiche) – was den optimalen Einbau bei beschränkten Platzverhältnissen ermöglicht. Sowohl die Herstellung des Sensors als auch Produktion des Flex-Prints (FPC) und die Bestückung der Baugruppe finden in der gleichen Fabrik statt. Anwender bekommen somit die komplett getestete, kalibrierte Sensorbaugruppe von einem Sensorhersteller geliefert.

Der Autor:

Philipp Kistler
ist Produkt-Manager für Drucksensoren und hat als Elektroingenieur mit MBA über zehn Jahre in der Produktentwicklung gearbeitet – unter anderem als Soft- und Hardware-Entwickler, Projektleiter und Abteilungsleiter in renommierten HLK-, Medizintechnik- und Messtechnik-Firmen. Seit Anfang 2016 verbindet er seinen technischen und wirtschaftlichen Background sowie seine Branchenerfahrung als Produkt-Manger bei der Pewatron in Zürich.