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Verifikationstest für einen mikromechanischen Shutter im Rahmen ...

Verifikationstest für einen mikromechanischen Shutter im Rahmen ...

6. Verifikation des

6. Verifikation des Regelungssystems zeigt sich durch Ersetzen von Rnm durch RnmTk in der oben angegebenen Brückenübertragungsfunktion , dass sich die Temperaturkoeffizienten der einzelnen Widerstände aufheben würden. Dies würde bedeuten, dass der Temperaturgang des Sensors allein vom Temperaturkoeffizienten der Sensorempfindlichkeit abhängt, der im Datenblatt mit 0.23[%/K] im Mittel angegeben wird. Temperaturkoeffizient der Magnetfeldempfindlichkeit: Um den Wert aus dem Datenblatt überprüfen zu können, wird der Temperaturgang der Brückenempfindlichkeit S[ ermittelt. Der im Temperaturschrank ermittelte Wert für ∙ dS/dT liegt bei -0.36[%/K]. Geht man davon aus, dass die Magnetfeldverteilung innerhalb des Temperaturschrankes während der Messung konstant bleibt und das Messergebnis nicht beeinflusst, kann die zuvor aufgestellte Annahme nicht bestätigt werden, dass der Temperaturkoeffizient der Ausgangsspannung ausschließlich vom Temperatureinfluss auf die Brückenempfindlichkeit abhängig ist. Dies lässt sich auf eine in Realität auftretende Asymmetrie der Widerstandswerte der Brücke zurückführen, wodurch keine vollständige Auslöschung des Temperaturgangs der einzelnen Brückenwiderstände stattfindet, wie oben idealisiert angenommen wurde. Aus der starken Exemplarstreuung der betragsmäßigen Asymmetrie der Sensorbrückenwiderstände ergeben sich deshalb folgende Auswirkungen: Da die Messbrücke aufgrund einer Asymmetrie der Widerstände nicht abgeglichen ist, tritt eine Variationen der Offsetspannungen innerhalb gleicher Chargen entsprechend der Streuung der Brückenwiderstände auf. Hierdurch wird die Auswirkung des Temperaturgangs der Brückenwiderstände umso stärker bemerkbar je größer der Betrag der Asymmetrie. Die Temperaturkompensation muss somit auf den Temperaturgang jedes Sensors separat abgestimmt werden. 82

6. Verifikation des Regelungssystems Temperaturkompensation Zusätzlich zum Temperaturgang des Sensors weist der Sensormagnet wie der Aktormagnet einen linearen, im spezifizierten Temperaturbereich reversiblen Temperaturkoeffizienten der magnetischen Flussdichte am Arbeitspunkt auf. Der Temperaturdrift der Sensorik setzt sich somit primär aus dem Temperatureinfluss auf die Ausgangsspannung des Sensors sowie auf den Sensormagneten zusammen. Da die Temperaturabhängigkeit der Sensorik starke Störungen des Regelverhaltens verursacht, muss diese weitestgehend kompensiert werden. Um den Drift zu ermitteln und ihn hieraufhin schaltungstechnisch zu eliminieren, wird der Sensormagnet mittels Mikrometerverstelltisch in die Mitte des Sensorarbeitsbereichs verfahren, wodurch sich an der Sensorbrücke eine Ausgangsspannung von 140mV bei 2.5V Versorgungsspannung einstellt. In dieser Einstellung wird die Sensorik nun im Klimaschrank betrieben und der spezifizierte Temperaturbereich von -10°C bis +50°C durchfahren. Dabei wird die Versorgungsspannung nachgeregelt, so dass die Ausgangsspannung konstant auf 140mV gehalten wird. Der aufgezeichnete Drift der Versorgungsspannung der in Abbildung 6-45 abgebildet ist, entspricht dem Gesamttemperaturgang der Sensorik. Da die Temperaturkoeffizienten von Sensor und Magnet linear und gleichsinnig negativ sind, kann ihre Wirkung auf die Brückenausgangsspannung aufgrund der Proportionalität, die über die Widerstandsbrücke zur Eingangsspannung besteht, über diese wiederum kompensiert werden. Brückenversorgung Vcc[V] 2,9 2,8 2,7 2,6 2,5 2,4 2,3 2,2 2,1 2 Kompensation des Sensoriktemperaturgangs TkKomp=0.47[%/K] TkSens=‐0.36[%/K] ‐10 0 10 20 30 40 50 Temperatur [°C] Abbildung 6-45: Verlauf der zur Kompensation des Sensoriktemperaturgangs nötigen Brückenversorgungsspannung 83 65 60 55 50 45 40 35 Sensorbrückenspannung [mV/V] Brückenversorgungsspannung zur Kompensation des SensorikTemperaturgangs Temperaturdrift der Sensorempfindlichkeit

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