Klimatechnik

Zur Messung geringster Differenzdrücke (< 3 mbar) eignen sich thermische Strömungssensoren hervorragend, da sie neben einer guten Nullpunktstabilität ihre höchste Empfindlichkeit bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten besitzen.

Differenzdrücke werden standardmäßig mit Membran-Drucksensoren gemessen. Diese besitzen einen quadratischen Kennlinienverlauf mit geringer Sensorempfindlichkeit um den Nullpunkt und benötigen eine komplexe Aufbautechnik, um sie gegen Quereffekte im Niederdruckbereich zu stabilisieren. Der Einsatz eines thermischen Strömungssensors bietet das Potential, die Kosten auf ein Zehntel gegenüber der Drucksensorlösung zu verringern, solange genügend Leckgasströme tolerierbar sind. Aufgabe ist es, eine verlässliche Technologie zu finden, die einfach und robust kapillare Strömungskanäle schafft, die sich auf den gewünschten Druckabfall anpassen lassen. Der Differenzdruck-Messbereich des Sensors wird vorwiegend durch den Querschnitt des Strömungskanals bestimmt. 

Gemeinsam mit der Firma 2E mechatronic und der Gruner AG ist es gelungen, unseren thermischen Membran-Strömungssensor so zu konzipieren, dass dieser einfach und kostengünstig für unterschiedliche Anwendungen zur Messung kleinster Differenzdrücke (< 300 Pa) oder Durchflüsse (< 5 ml/min Luft) modular adaptiert werden kann. Schlüssel zur erfolgreichen Lösung war, die sensorischen Elemente des MEMS-Chips durch geeignete Gehäusung fluidisch, mechanisch und elektrisch an die Umgebung anzubinden. Der benötigte Differenzdruck für den Differenzdruckbereich des Sensors wird durch den monolithisch integrierten Strömungskanal im MEMS-Chip erzeugt: Damit sind Fluidkanäle mit sehr geringen mikrotechnischen Toleranzen herstellbar, die bei geringster Wandrauigkeit die höchste Reproduzierbarkeit gewährleisten. Diese monolithische Integration des Strömungskanals innerhalb des Siliziumchips in Verbindung mit dem innovativen Molded-Interconnect-Device-Gehäuse führt zu einer hohen Miniaturisierung des Sensors.

Kontakt


Dr. Sophie Billat
Hahn-Schickard,
Villingen-Schwenningen
Tel.: +49 7721 943-242
Sophie.Billat@Hahn-Schickard.de
Anfahrtlink