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Sensoren

Technik

Drucksensoren

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

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

 

Bosch

Intelligente Drucksensoren vereinen Erfassung und Auswertung des Signals auf einem Chip.

Die Druckmembran in der Mitte des Sensors ist aus dem Siliziumwafer herausgeätzt.

Einsatz:

  • Messen des Saugrohrdrucks in Motormanagementsystemen

  • Messen des Luftdrucks in Motormanagementsystemen

  • Messen des Turboladerdrucks

  • Messen des Drucks im Kraftstofftank

  • Messen des Reifendrucks in RDKS

 

Bosch

1 Sensorchip, 2 Membran, 3 Bonddrähte, 4 Referenzvakuum, 5 Metallgehäuse, 6 Saugrohrdruck, 7 Glassockel

 

Hochdrucksensor

Einsatz:
  • Messen des Bremsdrucks für die Sensotronic Brake Control (SBC)
  • Messen des Kraftstoffdrucks in Dieseleinspritz- und Benzin-Direkteinspritzsystemen

 

Infos zu Reifendrucksensoren

Dehnungsmessstreifen

Kommt es bei 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.

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.
 

Quelle: u.a. Bosch


Johannes Wiesinger
bearbeitet: 19.02.2015
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