TU Darmstadt / ULB / TUbiblio

Marktanalyse und Bewertung zu Methoden der Widerstandsmessung bei piezoresitiven Drucksensoren

Lühn, Alexander (1999):
Marktanalyse und Bewertung zu Methoden der Widerstandsmessung bei piezoresitiven Drucksensoren.
Technische Universität Darmstadt, [Seminar paper (Midterm)]

Abstract

Zusammenfassung:

In dieser Studienarbeit geht es darum, einen Überblick über die Fülle von verschiedenen Methoden zur Bestimmung des Widerstands, bzw. der Änderung des Widerstands bei piezoresistiven Drucksensoren zu geben.

Bei piezoresistiven Drucksensoren wird eine Druckänderung in eine Widerstandsänderung gewandelt.

Problematisch bei Messung der Widerstandsänderung ist, daß nicht nur die rein druckbedingte Widerstandsänderung erfaßt wird, sondern auch Widerstandsänderungen aufgrund von Temperatureinflüssen und Feuchte, Leitungswiderstände, Widerstände von Meßgeräten etc. Um diese Fehlerquellen zu eliminieren, gibt es eine Vielzahl von Schaltungsvarianten, die aber nicht alle Fehler gleich gut unterdrücken, bzw. neue produzieren.

Die am häufigsten verbreitete Methode zur Erfassung der Widerstandsänderung ΔR ist die Verwendung einer Wheatstone-Vollbrücke, die mit konstantem Strom oder Spannung gespeist wird. Ausgangssignal ist eine Brückendiagonalspannung Ua, welche mit einem Differenzverstärker verstärkt wird.

Die Wheatstone-Brücke besitzt einige hervorragende Eigenschaften (z.B. temperaturbedingte Widerstandsänderungen werden unterdrückt), jedoch auch einige Nachteile (z.B. aufwendige Sensorelektronik), worin diese Studienarbeit begründet liegt.

Nach ausführlicher Literaturrecherche sind viele Meßmethoden gefunden und in ihrer Funktionsweise beschrieben worden. Es wurde herausgestellt, welche prinzipiellen Vor- und Nachteile mit diesem Meßverfahren bestehen. Auf der Grundlage dieser Methoden ist dann überlegt worden, ob daraus neue Verfahren abgeleitet werden können.

Als Alternative zur Brückenschaltung haben sich drei vielversprechende Anordnungen hervorgetan, die ähnlich positive Eigenschaften wie eine Brücke haben, aber einfacher aufgebaut sind und einige andere Vorteile bieten. Zu nennen sind hier die automatische Eliminierung von Verstärker-Offsetspannungen, Verwendung von Low-Cost-Bauteilen, automatische Nullpunktkorrektur und ein digitalisiertes Ausgangssignal.

Item Type: Seminar paper (Midterm)
Erschienen: 1999
Creators: Lühn, Alexander
Title: Marktanalyse und Bewertung zu Methoden der Widerstandsmessung bei piezoresitiven Drucksensoren
Language: German
Abstract:

Zusammenfassung:

In dieser Studienarbeit geht es darum, einen Überblick über die Fülle von verschiedenen Methoden zur Bestimmung des Widerstands, bzw. der Änderung des Widerstands bei piezoresistiven Drucksensoren zu geben.

Bei piezoresistiven Drucksensoren wird eine Druckänderung in eine Widerstandsänderung gewandelt.

Problematisch bei Messung der Widerstandsänderung ist, daß nicht nur die rein druckbedingte Widerstandsänderung erfaßt wird, sondern auch Widerstandsänderungen aufgrund von Temperatureinflüssen und Feuchte, Leitungswiderstände, Widerstände von Meßgeräten etc. Um diese Fehlerquellen zu eliminieren, gibt es eine Vielzahl von Schaltungsvarianten, die aber nicht alle Fehler gleich gut unterdrücken, bzw. neue produzieren.

Die am häufigsten verbreitete Methode zur Erfassung der Widerstandsänderung ΔR ist die Verwendung einer Wheatstone-Vollbrücke, die mit konstantem Strom oder Spannung gespeist wird. Ausgangssignal ist eine Brückendiagonalspannung Ua, welche mit einem Differenzverstärker verstärkt wird.

Die Wheatstone-Brücke besitzt einige hervorragende Eigenschaften (z.B. temperaturbedingte Widerstandsänderungen werden unterdrückt), jedoch auch einige Nachteile (z.B. aufwendige Sensorelektronik), worin diese Studienarbeit begründet liegt.

Nach ausführlicher Literaturrecherche sind viele Meßmethoden gefunden und in ihrer Funktionsweise beschrieben worden. Es wurde herausgestellt, welche prinzipiellen Vor- und Nachteile mit diesem Meßverfahren bestehen. Auf der Grundlage dieser Methoden ist dann überlegt worden, ob daraus neue Verfahren abgeleitet werden können.

Als Alternative zur Brückenschaltung haben sich drei vielversprechende Anordnungen hervorgetan, die ähnlich positive Eigenschaften wie eine Brücke haben, aber einfacher aufgebaut sind und einige andere Vorteile bieten. Zu nennen sind hier die automatische Eliminierung von Verstärker-Offsetspannungen, Verwendung von Low-Cost-Bauteilen, automatische Nullpunktkorrektur und ein digitalisiertes Ausgangssignal.

Uncontrolled Keywords: Elektromechanische Konstruktionen, Mikro- und Feinwerktechnik, Auswertung piezoresistiver Drucksensoren, Drucksensoren piezoresistiv, Spannungs-Frequenz-Wandlung, Wheatstonebrücke, Widerstandsmessung
Divisions: 18 Department of Electrical Engineering and Information Technology
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design > Measurement and Sensor Technology
Date Deposited: 09 Sep 2011 14:22
Additional Information:

EMK-spezifische Daten:

Lagerort Dokument: Archiv EMK, Kontakt über Sekretariate,

Bibliotheks-Sigel: 17/24 EMKS 1443

Art der Arbeit: Studienarbeit

Beginn Datum: 09-11-1998

Ende Datum: 03-08-1999

Querverweis: keiner

Studiengang: Elektrotechnik (ET)

Vertiefungsrichtung: Elektromechanische Konstruktionen (EMK)

Abschluss: Diplom (EMK)

Identification Number: 17/24 EMKS 1443
Referees: Zahout-Heil, Dipl.-Ing. Carsten and Werthschützky, Prof. Dr.- Roland
Related URLs:
Export:

Optionen (nur für Redakteure)

View Item View Item