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In
Kraftfahrzeugen gibt es viele Sensoren, die Drücke und Kräfte messen können. So
ändern z.B. piezoresistive Sensoren
(Piezowiderstände) und Dehnungsmessstreifen aufgrund einer
Krafteinwirkung ihren spezifischen Widerstand. Das Widerstandsmaterial von
Piezowiderständen befindet sich in einer dünnen Silizium-Membran. Auf Druck
verändert der Piezowiderstand seinen Wert. Piezo ist griechisch und steht für
Druck.
Piezoresistive Sensoren
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Piezowiderstände sind heutzutage
häufig hochmoderne Komponenten. Autozulieferer Bosch baut neben einer
Vielzahl anderer Sensoren u. a. auch piezoresistive mikromechanische
Drucksensoren.
Diese besitzen eine integrierte
Auswerteelektronik und können vielfältige Druckmessaufgaben erfüllen.
Beispielsweise in der Seitentür eingebaut, können sie dynamische
Druckänderungen bei Türdeformationen in Folge eines Seitencrashs erfassen. |
Mikromechanischer Drucksensor mit
Auswerteelektronik von Bosch |
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Bosch
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Intelligente Drucksensoren vereinen Erfassung und
Auswertung des Signals auf einem Chip.
Die Druckmembran in der Mitte des
Sensors ist aus dem Siliziumwafer herausgeätzt.
Einsatz:
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Messen des Saugrohrdrucks in Motormanagementsystemen
-
Messen des Luftdrucks in Motormanagementsystemen
-
Messen des Turboladerdrucks
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Messen des Drucks im
Kraftstofftank
Messen des Reifendrucks in
RDKS
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Bosch |
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1 Sensorchip, 2 Membran, 3 Bonddrähte, 4
Referenzvakuum, 5 Metallgehäuse, 6 Saugrohrdruck, 7 Glassockel |
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Hochdrucksensor |
Einsatz:
- Messen
des Bremsdrucks für die Sensotronic Brake Control (SBC)
- Messen des
Kraftstoffdrucks in Dieseleinspritz- und Benzin-Direkteinspritzsystemen
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Dehnungsmessstreifen
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Dehnungsmessstreifen zu einer Krafteinwirkung, ändert sich der Widerstand
auf Grund der Längenänderung minimal und damit die gemessene Spannung. Wird
ein Dehnungsmessstreifen gedehnt, dann nimmt sein Widerstand zu, wird er
gestaucht, dann nimmt sein Widerstand ab.
Halbleiter-Dehnungsmessstreifen
haben gegenüber den metallischen eine vielfach höhere Empfindlichkeit,
allerdings auch einen schlechtere Temperaturstabilität. Sensoren aus
Silizium lassen sich sehr klein und preiswert herstellen. DMS werden häufig
auch in Drucksensoren eingesetzt, und haben einen relativ geringen
Widerstand von einigen hundert Ohm. Die Widerstandsänderung liegt bei etwa
0,1 bis 0,3 Ohm.
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Üblicherweise wird der DMS in eine
Wheatstonesche Messbrücke integriert. An den Endpunkten der Messbrücke wird
eine Spannung angelegt. Zwischen den Brücken wird eine Ausgangsspannung
gemessen. Ändert sich der Widerstand des Dehnungsmessstreifens, dann
verändert sich auch diese Spannung. Da diese Spannung sehr gering ist, muss
das Signal noch verstärkt werden. |
Um Unfall-Instandsetzungskosten zu
reduzieren sind die meisten Fahrzeuge heute mit einer Sitzbelegungserkennung
im Beifahrersitzpolster ausgestattet. Bei nicht belegtem Sitz wird der
Beifahrer-Airbag deaktiviert. Die Sitzbelegung kann durch verschiedene
Sensoren wie z.B. Druckmessfolien erfolgen. Mit Hilfe von DMS kann neben der
Sitzbelegung auch das Gewicht von Personen bestimmt werden. Das Gewicht
dient der Airbag-Auslöseelektronik zur Entscheidungsfindung zur Zeit des
Unfalls, um evtl. ein gestuftes Auslösen des Airbags zu ermöglichen.
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Quelle: u.a.
Bosch
Johannes Wiesinger
bearbeitet:
29.12.2022
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