Hallo,
der piezoelektrische Effekt ist dort ja erklärt: es wird eine Ladung entsprechend der einwirkenden Kraft erzeugt. Lege ich z. B. ein Gewicht auf einen Piezosensor, wird eine der Gewichtskraft proportionale Ladung erzeugt. Schließt man and den Senor einen herkömmlichen Verstärker mit endlichem Eingangswiderstand an, so fließt die Ladung über den Eingangswiderstand ab, d. h. trotz weiterhin einwirkender Gewichtskraft geht die Spannung am Sensor gegen null. Daher wurde in dem WIKI-Artikel der Ladungsverstärker erwähnt, der hat im Idealfall einen unendlich hohen Eingangswiderstand und baut somit die zu messende Ladung nicht ab. Allerdings verweist der Artikel auch darauf, daß der Innenwiderstand des Piezosensors unter ungünstigen Bedingungen dies auch bewirken kann. Piezosensoren findet man daher überwiegend in Anwendungen für dynamische Kraftmessungen, für statische Messungen wird eher auf klassische Konzepte (Widerstandssensoren in Brückenschaltung z. B.) zurückgegriffen.
Drucksensoren messen die durch den Druck erzeugte Kraft - üblicherweise als Druckdifferenz zwischen dem zu messenden Druck und dem Referenzdruck (z. b. Luftdruck in der Umgebung). Die Membran stell also eine Trennung dar, muß im Arbeitsbereich möglichst linear arbeiten und natürlich den zu messenden Druck sicher aushalten (siehe "Berstdruck" .
Wird der Drucksensor Beschleunigungen ausgesetzt, so gibt die Piezomembran aufgrund ihrer Masse ebenfalls ein Signal ab. Je nach Meßaufgabe führt dies zu Meßfehlern und muß daher u. U. kompensiert werden.
Wird der Piezosensor direkt als Masse ausgeführt oder mit einer entsprechenden Masse verbunden, so arbeitet er als Beschleunigungssensor (aber auch hier misst der Sensor einne Kraftdifferenz! Würde man z. B. einen Sensor für einen Airbag im KFZ bauen wollen, so müßte der Sensor einseitig mit einer großen Masse im KFZ verbunden sein (z. B. Motorblock), die Gegenseite wäre mit einer "freien" Masse verbunden. Im Falle des Aufpralls würde der Motorblock plötzlich stark abgebremst werde, während die "freie" Masse ihre Bewegung beibehalten will. Daraus resultiert die Kraft auf den Sensor, die dann die Ladung erzeugt). Da Beschleunigungen häufig dynamische Größen darstellen, findet man Piezosensoren oft als Beschleunigungssensoren. Aufgrund ihrer Robustheit werden sie als Drucksensoren z. B. auch im KFZ-Bereich eingesetzt, da als Drucksensoren für die Einspritzung etc.
Vorteil der Piezosensoren ist, daß sie üblicherweise keine Hilfsspannung benötigen.
Viele Grüße
Hartwig |
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