Pewatron / Fujikura

Hochpräzise MEMS-Drucksensoren für High-End-Messgeräte

| Redakteur: Alexander Stark

Bei den analogen Serien AG3 und AP3 handelt es sich jeweils um ein Zwei-Chip-System.
Bei den analogen Serien AG3 und AP3 handelt es sich jeweils um ein Zwei-Chip-System. (Bild: Pewatron)

Die MEMS-Drucksensoren der Serien AG3 und AP3 von Fujikura wurden ursprünglich für hochgenaue Blutdruckmessung entwickelt und werden mittlerweile in großen Stückzahlen in professionellen Blutdruckgeräten verbaut. Der Sensor mit rauscharmem analogen Ausgangssignal bietet entscheidende Vorteile in der Medizintechnik.

  • Hochpräzise MEMS-Drucksensoren mit extrem guten Signal-Rausch-Verhältnis (SNR)
  • Einpunkt-Druckschwellen-Erkennung ermöglicht Design sehr kleiner Druckschalter
  • Störungsarme Verstärkung für Anwendung in High-End-Messgeräten

Zu den Anwendungen der Drucksensoren in der Medizintechnik gehören die Dialyse oder die Behandlung von DVT sowie Applikationen, die eine hohe Auflösung und eine schnelle Abtastrate fordern. Bei Kundenanwendungen hat sich gezeigt, dass eine echte 16 Bit Auflösung bei einer fachgerechten AD-Wandlung möglich ist. Alle der 16 Bits sind auswertbar, denn es treten keine verrauschten Bits auf. Laut Hersteller ist dies einzigartig auf dem Markt für Leiterplattenbasierte Drucksensoren in dieser Größe.

Der Hersteller erreicht dies durch eine besondere Signalaufbereitung und Verstärkung die sich von den Konkurrenzprodukten abhebt. Durch die hohen Stückzahlen, die hoch automatisierte Produktion und fast 0 % Ausschuss kann der Anbieter den Sensor zu einem günstigen Preis-Leistungs-Verhältnis anbieten.

Störungsarmes Ausgangssignal

Bei den beiden analogen Serien AG3 und AP3 handelt es sich jeweils um ein Zwei-Chip-System, bestehend aus einem MEMS-Sensorchip und einem Signalkonditionierungs-Chip. Der Signalkonditionierungs-IC besitzt keine A/D- und D/A-Wandlerstufen im Gain-Verstärker und die Verstärkung zeichnet sich durch ein sehr störungsarmes Ausgangssignal aus. Ein besonderes Merkmal ist die Einpunkt-Druckschwellenwert-Erkennung. Das analoge Ausgangssignal der Druckmessung und eine Schwellenspannung werden an einen internen Komparator geschickt, der die beiden Spannungen miteinander vergleicht. Das digitale Ausgangssignal ist das Resultat dieses Vergleichs.

Ein Anwendungsgebiet in der Medizintechnik sind High-End-Messgeräte für die nichtinvasive Blutdruckmessung (NiBP), wobei die störungsarme Verstärkung über den gesamten Messbereich Vorteile bietet. Mit der richtigen Filterung liegen die Peak-to-Peak-Störsignale deutlich unter 0,02 mmHg.

Eine weitere Funktion ist die Einpunkt-Druckschwellen-Erkennung. Sie erlaubt das Design sehr kleiner und kostengünstiger Druckschalter, zudem können mittels dieser Technologie Schalter aktiviert oder Aktivitäten festgestellt werden. Dies ist insbesondere für Anwendungen in begrenzten Platzverhältnissen oder für die Druckmessung in kleinen, leichtgewichtigen Konstruktionen von Bedeutung.

Der Standardmessbereich der Sensoren liegt zwischen 0 und 250 mbar bzw. 0 und 12 bar, weitere Messbereiche sind auf Anfrage möglich. Der Druckmessbereich kann für positive, negative oder bidirektionale Messwerte und die Speisespannung für 3.0, 3.3 oder 5.0 VDC konfiguriert werden. Die Drucksensoren werden in den für Fujikura üblichen hochwertigen Verpackungen geliefert, je nach Kundenwunsch in Tray, Tape und Reel oder Stick.

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