Drucksensor-Temperaturfehlerband

Was ist bzw. wie funktioniert eigentlich eine aktive bzw. passive Temperaturkompensation von Drucksensoren? Höherwertige Drucksensoren, vor allem im Präzisionsbereich, sind so gut wie immer mit einer individuellen Temperaturkompensation versehen.  Was aber ist der Unterschied zwischen der aktiven bzw. der passiven Kompensation dieser Temperaturfehler?

Passive Temperaturkompensation

Während des  Herstellungsprozesses werden Teile der Kennlinie des Drucksensors bei verschiedenen Temperaturen gemessen.  Anschließend werden durch passive Elemente (Widerstände) in der Elektronik des  Sensors oder durch Korrekturen an extra dafür bestimmten Widerstandsstrukturen direkt auf dem Sensorelement selbst (z. B. durch Laser-Trimmen) die zuvor ermittelten Temperaturfehler kompensiert. Da die dazu eingesetzten (passiven) Widerstandselemente ein annähernd lineares Temperaturverhalten haben, lassen sich damit allerdings auch nur Fehler 1. Ordnung kompensieren. Temperaturfehler höherer Ordnung, d. h. starke Krümmung der Kennlinie unter Temperatur, können damit praktisch nicht kompensiert werden.

Aktive Temperaturkompensation

Auch hier wird während des Herstellungsprozesses die Kennlinie der Drucksensoren bei verschiedenen Temperaturen gemessen. Innerhalb des Drucksensors ist aber zusätzlich ein Temperatursensor integriert, der permanent die Temperatur des Sensors misst und an die Signalverarbeitung des Drucksensors weitergibt. In der Praxis haben sich nun zwei Verfahren der aktiven Temperaturkompensation durchgesetzt: die erste kompensiert mit Hilfe von sog. „Stützstellen“, also Einzelkorrekturwerten, zwischen denen dann interpoliert wird, die zweite hinterlegt in der Elektronik des Sensors eine durch Regression aus den aufgenommenen Messwerten gewonnene Gleichung höherer Ordnung um den erwarteten Fehler stetig zu kompensieren.

Im Betrieb ist es dann mit Hilfe dieser Daten der Signalverarbeitung im Drucksensor möglich, innerhalb eines bestimmten Temperaturbereiches (z. B. 10 … 60 °C) selbstständig den Temperaturfehler anhand der ermittelten Korrekturfaktoren, also „aktiv“ zu kompensieren.

Der gängigste Weg, Temperaturfehler von Drucksensoren zu minimieren ist eine passive Temperaturkompensation. Dies ist die herkömmliche Methode und sie ist auch weit verbreitet. Die Königsklasse unter den Möglichkeiten der Kompensation ist allerdings die aktive Temperaturkompensation. WIKA hat in den letzten Jahren diese Technologie immer weiter verbessert und verfeinert.

Die aktiv kompensierten Drucksensoren von WIKA besitzen deshalb in ihrem spezifizierten Temperaturbereich einen Temperaturfehler der nahezu Null ist.



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