8. Strukturelle Maßnahmen in Meßsystemen zur Verbesserung der ...
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336 8 <strong>Strukturelle</strong> <strong>Maßnahmen</strong><br />
Stromaufnahme<br />
= Signal<br />
Luftströmung<br />
Versorgungsspannung<br />
durch Verstärker<br />
beheizbarer<br />
Wi<strong>der</strong>stand<br />
Bild 8-10,a: Luftströmungssensor nach dem Hitzdraht-<br />
anemometerpr<strong>in</strong>zip mit geregelter Heizspannung<br />
Dadurch verr<strong>in</strong>gert sich jedoch<br />
<strong>der</strong> Wi<strong>der</strong>stand des Sensors und<br />
die Brücke kommt aus dem<br />
Gleichgewicht. Es ergibt sich<br />
e<strong>in</strong>e Brückenspannung, die über<br />
e<strong>in</strong>en Differenzverstärker e<strong>in</strong>e<br />
Vergrößerung <strong>der</strong> Versorgungsspannung<br />
für die Brücke bewirkt.<br />
Damit fließt durch den<br />
Sensorwi<strong>der</strong>stand mehr Strom<br />
und die zugeführte elektrische<br />
Leistung steigt an und damit<br />
auch die Temperatur. Durch<br />
diesen Korrekturmechanismus<br />
entsprechend dem bereits erläuterten<br />
Regelkreispr<strong>in</strong>zip wird<br />
solange <strong>der</strong> Strom durch die<br />
Brücke erhöht, bis sich <strong>der</strong> alte<br />
Sensorwi<strong>der</strong>stand wie<strong>der</strong> e<strong>in</strong>gestellt<br />
hat. Der Sensorwi<strong>der</strong>stand<br />
gibt dann mehr Wärme ab, jedoch<br />
bei unverän<strong>der</strong>ter Temperatur.<br />
Die Stromaufnahme wird<br />
nun gemessen, um e<strong>in</strong> mit <strong>der</strong><br />
Luftgeschw<strong>in</strong>digkeit zunehmendes<br />
Signal abzuleiten. Die<br />
Abhängigkeit <strong>der</strong> Stromauf-<br />
nahme <strong>zur</strong> Luftgeschw<strong>in</strong>digkeit ist e<strong>in</strong>e nichtl<strong>in</strong>eare Funktion, die sich aus e<strong>in</strong>er Energiebilanzbetrachtung<br />
ableiten läßt.<br />
Der Vorteil des Meßverfahrens mit konstanter Sensortemperatur besteht dar<strong>in</strong>, daß am<br />
Sensor ke<strong>in</strong>e Aufheiz- und Abkühlvorgänge stattf<strong>in</strong>den. Dadurch wird die Reaktionsgeschw<strong>in</strong>digkeit<br />
des Gesamtgebildes erheblich vergrößert im Vergleich zu e<strong>in</strong>em Verfahren,<br />
bei dem <strong>der</strong> Meßwi<strong>der</strong>stand Temperaturän<strong>der</strong>ungen erfährt.<br />
E<strong>in</strong>e Weiterentwicklung stellt e<strong>in</strong> m<strong>in</strong>iaturisierter Luftstromsensor dar, <strong>der</strong> von <strong>der</strong> Firma<br />
HONEYWELL entwickelt wurde und zusammen mit <strong>der</strong> elektronischen Auswerteschaltung<br />
auf e<strong>in</strong>em Mikrochip <strong>in</strong> Mikrosystemtechnik aufgebaut ist (Bild 8-10,b,c). Die Luftströmung<br />
erzeugt e<strong>in</strong>e Luftbewegung <strong>in</strong> e<strong>in</strong>em kle<strong>in</strong>en Kanal (Durchmesser wenige mm),<br />
<strong>der</strong> sich auf dem Mikrochip bef<strong>in</strong>det. In diesem Kanal bef<strong>in</strong>den sich drei<br />
temperaturvariable Wi<strong>der</strong>stände mit positivem Temperaturkoeffizienten. Der mittlere<br />
wird durch Stromfluß beheizt (RH, H Heat<strong>in</strong>g). Die beiden äußeren Wi<strong>der</strong>stände s<strong>in</strong>d Pt-
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