Fahrzeug-Drucksensor ist auf ±0,5% genau

SENSORIK AUTOMOTIVE

Eine Serie von Drucksensor-ICs ohne Leiterplatte hat Melexis für den Einsatz im Motormanagement von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor vorgestellt. Präzise und stabile Druckmessungen optimieren das Motormanagement, um Kraftstoffeinsparungen und weniger Abgase zu erreichen.



Der Sensor MLX90824 ermittelt den absoluten Druck und liefert ein digitales Ausgangssignal über das SENT-Protokoll, während das „Schwesterprodukt“ MLX90822 eine analoge Ausgangsspannung bereitstellt.


Technische Details

Die werkseitig kalibrierten Sensoren messen Drücke von 1 bis 4 bar. Dabei wird eine Ungenauigkeit von ±0,5% FS (Full Scale; Endwert) über die gesamte Lebensdauer des Sensors gewährleistet. Die Genauigkeit wird durch die Integration des Sensors über sein PCB-loses Gehäuse nicht beeinträchtigt.

Beide Bausteine enthalten Sensorauslese- und Digitalschaltkreise, Spannungsregler, SENT- bzw. Analog-Ausgangstreiber sowie passive Bauelemente. Für den MLX90824 (SENT-Ausgang) ist ein vorkalibrierter NTC-Thermistor-Eingang (negativer Temperaturkoeffizient) verfügbar. Damit kann ein NTC ohne Endkalibrierung über den Drucksensor angeschlossen werden.

Schutzmechanismen gegen Überspannung (+40 V) und Verpolung (-40 V) sind integriert. Der Betriebstemperaturbereich der Drucksensoren reicht von -40 bis 160°C, kurzfristig sind Temperaturen von 170 °C erlaubt.


Wie genau funktionieren die Sensoren?

Das MEMS-Sensorelement  von MLX90824 und MLX90822 besteht aus einer mikrobearbeiteten Membran. Sie ist um einen in ein Siliziumsubstrat geätzten Hohlraum befestigt. Dieser Hohlraum enthält ein Referenzvakuum. Die Membran reagiert auf jede Änderung des absoluten Umgebungsdrucks. In die Membran implantierte piezoresistive Elemente sind so konfiguriert, dass sie eine Wheatstone-Brücke bilden, die ein Signal erzeugt.

Die zugehörige Frontend-Elektronik verstärkt das Signal und wandelt es in ein digitales Format um. Die 16-Bit-Digital-Signalverarbeitung (DSP) übernimmt die Temperaturkompensation. In Folge wird das Ergebnis über einen SENT- oder Analog-Ausgang bereitgestellt.

Der MLX90824 und MLX90822 wurden als Safety Element out of Context (SEooC) gemäß ISO 26262 entwickelt. Sie unterstützen ASIL-B- (MLX90824) bzw. ASIL-A-Systemintegration (MLX90822).


Weitere Anwendungen

Auch für Motorräder oder andere Geräte, die mit kleinen Motoren betrieben werden (z.B. Kettensägen, Rasenmäher) ist es wichtig, einen Sensor mit einer schnellen Aktualisierungsrate und Sprungantwort zu haben. Der MLX90822 erfüllt diese Anforderung laut Hersteller mit einer dreimal schnelleren Sprungantwort andere Drucksensoren von Melexis.

Fachartikel