多くの圧力センサー アプリケーションでは、統合されたシグナル コンディショニング機能を備えたコンパクトな MEMS デバイスが必要とされています。 ただし、課題は、圧力範囲に関する柔軟性を含め、アプリケーションのボリュームとコストの要件をサポートできるアプローチを見つけることです。 産業用から医療用アプリケーション、アフターマーケットから OEM の自動車用大量プロジェクトまで、このソリューションは、圧力範囲、温度範囲、媒体の互換性に基づいて適応できるプラットフォームであると考えられています。

Merit Sensor TVC センシング プラットフォームは、ラジアル シールと統合されたより低い圧力範囲を必要とするアプリケーションに対応する新しいアプローチです。 圧力範囲と出力構成の変更を制限するシングルチップ ソリューションの代わりに、これらのアプリケーションは、MEMS デバイスとシグナル コンディショニングをコンパクトで費用対効果の高いパッケージに組み込んだカスタマイズ可能なセンサー プラットフォームに最適です。

センサー プラットフォームは正確なアプリケーション ニーズを満たします

カスタマイズ可能な センサープラットフォーム には、世界をリードする最大の MEMS センシング エレメント ポートフォリオの 7 つから選択された高感度 MEMS デバイスが組み込まれています。このポートフォリオは、最小範囲 3.5 kPa から最大 XNUMX MPa 絶対圧までのデバイスで構成され、個別の信号調整機能も備えています。 これにより、すぐに入手できるコンポーネントを使用してほぼすべてのアプリケーションがサポートされ、特定の寸法と範囲のデバイスの製造への投資が節約されます。 関連する電子部品を備えたシグナル コンディショニング ASIC は、過酷なメディアに対応したセラミック基板に固定されています。 MEMS センサーは、成形済みのフェルール タイプのセラミック圧力ポートに固定されているため、追加の潜在的な漏れ経路が防止されます。

MEMS の裏面、セラミック ポート、および取り付け材料だけが、メディアに露出する要素です。 実装されたセラミック基板はコンポーネントを完全に保護するため、専用のメディア対応コーティングを追加する必要はありません。 コンポーネントとシグナル コンディショニングは EMI/ESD 保護基準を満たしているため、オールインワン センサー プラットフォームは外部コンポーネントの要件を最小限に抑えます。

XNUMX コンポーネント ソリューションには、シグナル コンディショニングと MEMS の両方が機械的に取り付けられた別々のサブグループに含まれています。 これにより、メリット センサーは、エンド ユーザー アプリケーションに必要な正確な MEMS 圧力センサーとシグナル コンディショニング出力 (アナログまたは SENT) の両方を選択できます。 XNUMX つの要素を分離したままにしておくと、機能的な利点が得られるだけでなく、信号調整のニーズがアプリケーション間で変化する場合でも、MEMS ユニットのコストが高くなるため、コスト効率の高いソリューションが得られます。

MEMSセンシング要素は、プラットフォームの重要なコンポーネントであると考えられています。 TVC シリーズは、HM および J シリーズとともに、7 kPa から 3.5 MPa の圧力アプリケーションをカバーできます。 どちらのシリーズも背面圧力測定用に設計されており、HM シリーズ (過酷な環境の MEMS) は 100 kPa から 3.5 MPa までの絶対構成もカバーしています。 J シリーズは最も感度の高い要素 (5333 µV/V/ psi = 760 µV/V/kPa) であり、ゲージ構成 (背面) として採用され、優れた圧力 (< 0.025% FS) と熱ヒステリシス (< 0.1%) で構成されています。 FS) を使用して、広い温度範囲と低圧を介してシグナル コンディショニングに安定したシグナルを提供します。

Merit Sensor のノウハウは、MEMS の形状と構成、主にガラスの厚さに適用され、最適な熱挙動と安定性のための正しい機械的デカップリングを保証します。 プラットフォーム内で提供される XNUMX つのダイアタッチ プロセスは、さまざまなアプリケーション要件に対応し、最高の MEMS 熱挙動とバースト圧力、および要求されたメディア互換性を組み合わせます。 MEMS センシング エレメントは、さまざまなソリューションを直接かつ動的に制御する Merit Sensor の自社工場によって開発されています。

図2。 圧力センシング エレメントは、MEMS 圧力センサー デバイスの世界最大のポートフォリオから選択できます。

環境とコストに適した接続プロセスを選択する

センシング プラットフォームは幾何学的にコンパクトで、キャビティと圧力ポートは空気、流体、ガスの寸法が定義されています。 ただし、精度と信頼性の重要な要素は、ダイアタッチの選択です。 圧力シールを作成し、センサー ダイおよび関連する回路を保護するために使用される従来の接着剤は、刺激の少ないガスや空気に対しては費用対効果の高いアプローチであると考えられていますが、刺激の強い蒸気や液体の中で最終的に軟化します。 シールが破れると、センサー回路が損傷し、一般的な信頼性の問題が発生し、製品のリコールにつながったり、センシング サブシステムの定期的なメンテナンスや交換が必要になったりすると、費用がかかる可能性があります。

スペクトルの反対側では、金-スズはんだ合金を使用した共晶ダイ ボンドは、非常に広い温度範囲と高圧で過酷な流体の中でもハーメチック シールを提供します。 この金錫はんだは接着剤よりもはるかに高価ですが、長期にわたる信頼性とメンテナンス コストの大幅な改善と比較すると、コストの差はごくわずかです。

TVC プラットフォームで導入されたガラスフリットを使用したダイアタッチ プロセスは、信頼性、接着剤と比較して媒体耐性の向上、および中/低圧範囲での安定性の観点から、高バースト圧力に対するコスト効率の高いソリューションであると考えられています。シリコンに近いTCEシーリング材のおかげです。 MEMS からポートへのアセンブリ中の高温 (> 300 °C) 硬化プロセスにより、広い温度範囲のアプリケーションでの安定性が保証されます。

Merit Sensor は、Al に幅広い MEMS 取り付けプロセスを提供します。₂O₃ センサー媒体と環境の要求、および各アプリケーションのコストと信頼性の要件をサポートするためのセラミック圧力ポート (表 1 を参照)。 MEMS 裏面圧力測定は、プラットフォームの専用のダイアタッチ プロセスと共に、すべての圧力範囲で安全な破裂圧力を保証します (表 1)。

カスタマイズ可能な圧力センシング プラットフォームは、あらゆる設計上の決定事項に対応

　 Merit Sensor TVC センシング モジュール 単一のソリューションでさまざまなアプリケーション指向の要件に対応します。 これは、低圧、100 kPa 未満の排気ガス測定、最大 3.5 MPa の空調ガス測定を自動車の領域だけでカバーします。 どちらも、アプリケーションの温度やその他のさまざまな環境要件に合わせてコンポーネントを正確に一致させるだけでなく、MEMS ダイアタッチに関する深い知識を含む、確実なメディア互換性を必要とします。

シーリング ジョイントと、センサーを機械的に組み込んで電気的に結合する方法の選択は、アプリケーションの種類、圧力範囲、および温度に大きく依存します。 標準的な電気的接続は、リード フレームとピン、または穴のないパッドを使用して実現できます (たとえば、図 3 を参照)。 太いワイヤ ボンディングは、-40 °C ～ +150 °C の非常に広い温度範囲と低圧に最適な機械的ストレスのない接続として使用できます。 シーリングには、材料 (媒体適合性) と公差 (漏れ) にも注意が必要です。また、真空の有無にかかわらず圧力範囲を決定する必要があります。これには、負圧/正圧による動きを避けるためにセンサーを固定する必要があります。交差点。

 

図3。 TVC Merit Sensor コンパクト モジュールの 3D ビュー、3D ステップ ファイルを使用して、エンド センサー ハウジングに素早くデザインインできます。

ラジアル シーリングを可能にし、媒体と接触する材料を制限する (設計を簡素化する) 圧力ポート構成は、拡大し、メリット センサー パッケージのセンシング モジュール ソリューションを実現します。 機械的応力のない設計により、非常に敏感な MEMS 要素の使用が可能になり、燃料蒸気、排気ガス、燃料圧力など、現在利用可能な最も困難なアプリケーションに必要な低圧を理想的にサポートします。 14 x 10 x 4 mm のコンパクトなジオメトリ センシング モジュールには、すべての必須コンポーネントが含まれています。

最新の ASIC を使用してアナログまたは SENT 出力をサポートすることで、2.5 つの外部パッドからのセットアップとキャリブレーションが可能になり、データ プログラミング (トレーサビリティ) とカスタマイズ (出力値、パラメーター) を実際にサポートします。ハウジング。 TVC シリーズは、温度と圧力が校正された状態で提供され、-40 °C ～ +125 °C の間で XNUMX %FS を超える精度を達成します。 精度は、圧力範囲と MEMS 取り付け技術によって異なります。

Merit Sensor は、コスト効率の高いソリューションのために、機械的ストレスを解決し、新しい MEMS (J シリーズ) と取り付け技術を組み込んだ低圧に拡張できるソリューションを使用して、高温で過酷な環境のアプリケーション向けのポートフォリオを完成させています。

特徴

• カスタマイズ可能
• コンパクト設計
• 外付け部品の要件が限られている
• 幅広い圧力範囲（7kPa…3.5MPa）
• 機械的影響の低減 (ハウジングの統合)
• すぐに使えるオールインワンのセンシング モジュール (テスト済み、校正済み)
• メディア対応アプリケーション向けの費用対効果の高いソリューション

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測定ツールの価値は、その精度に依存します。 センサーなどの測定デバイスは、自動車、ヘルスケア、および産業環境のいたるところに見られます。 これらのアプリケーションの多くでは、品質管理を確実にし、患者の安全を保証するために、センサーが正確であることが必要です。

一方、 ピエゾ抵抗圧力センサー、これは、応答が速く、頑丈で、測定範囲が広いため、一般的な選択肢です。温度の変化は圧力出力に影響し、最終的には精度に影響します。 しかし、ウェーハ内の色素が均一である限り、温度に関連するエラーを修正または補正することができます。

圧力センサーの補正には、パッシブとアクティブの XNUMX つの一般的な方法があります。 パッシブ補償は、製造中に抵抗器をトリミングすることによって完成します。 センサーが小さな温度変化を経験する環境に適しています。 より困難な温度変化の場合、アクティブ補償はオンボード回路またはマイクロコントローラを利用します。

これは、圧力センサーのすぐ周囲の温度が温度センサーによって定期的に測定される場所です。 次に、それをオンボード回路に移動して、オフセットとも呼ばれる温度関連のエラーを修正します。 これにより、ほぼゼロの温度誤差とより広い動作範囲が可能になり、高品質の圧力センサーにとって魅力的な品質になります。

自分で校正するか、校正済みを購入する

センサーキャリブレーション 1 つの可能なオプションがあります。2) 製造ラインのセンサーは、圧力センサーの顧客によって校正されます。または XNUMX) 圧力センサーの製造元が完全に補正します。 事前に校正されたセンサーは、お客様が統合します。

圧力センサーの顧客が独自のセンサーを校正する理由はいくつかあります。 理由の XNUMX つは、ボード マウント可能なパーツなど、最終製品に既にマイクロコントローラーが含まれている可能性があることです。 このような状況では、アクティブなキャリブレーションをマイクロコントローラーで完了することができます。

顧客は、センサーに大きなストレスがかかるセンサーのパッケージング/ハウジング プロセスを使用している場合もあります。 これが発生すると、すでに校正されている圧力センサーは、応力を誘発するパッケージング プロセスを通じて追加の圧力を記録します。 圧力が上昇すると、新しいゼロ点が導入されます。

顧客が自分でキャリブレーションを行うことの欠点の XNUMX つは、インライン キャリブレーションの実行が困難であり、非常に混乱を招く可能性があることです。 もう XNUMX つの問題は、校正済みのセンサーを購入する方が、専用の機器と専門知識を必要とするインライン校正を取得するよりも費用がかからないことです。

すべての欠点の中で最も重要なのは、顧客が自分でキャリブレーションを行う場合、キャリブレーションに時間がかかることです。 各センサーには個別のキャリブレーションが必要なため、質量キャリブレーションは実行できません。 さらに、キャリブレーションに必要な温度範囲は、機器が必要な極端な温度に達するまでに長い時間がかかることを意味します。

Merit Sensor のようなメーカーから完全に補償された圧力センサーを購入すると、補償されていないセンサーに比べて高価になります。 ただし、これを、部品を社内で校正した場合のコストと比較検討することが重要です。 時は金なり。

製造元から完全に補償された部品を購入することは、較正された部品を必要に応じてラインに差し込むだけで済むため、較正の問題に関連する時間とコストの一部を削減する方法です。

これは、製品をより迅速に生産に移行したい企業、特にインライン校正を行うための設備、スキル、およびプロセス フローを持っていない企業にとって理想的です。 多くの場合、独自の校正専門家、ツール、および校正を行うための専門知識を持っている圧力センサー メーカーにとって、それは理にかなっています。

カスタム センシング ソリューション

LP シリーズは、超低圧用途向けに Merit Sensor が提供するさまざまな圧力センサーの XNUMX つです。 このタイプのセンサーは、非腐食性ガスでの使用に適しているため、持続気道陽圧 (CPAP) マシンなどのアプリケーションに最適です。 LP シリーズは、事前に校正されたオプションを提供します。これは、圧力センサーが医療用にすぐにアクセスできることを意味します。 また、空気ろ過システムや医療における肺活量測定などの産業用途にも適しています。

Merit Sensor は、低圧から中圧を必要とする用途向けに PMD シリーズを提供しています。 PMDシリーズは、空気やその他の非腐食性液体での使用に適しています。 また、差圧、絶対圧、真空圧の測定も可能です。 このシリーズは、プリンターのインク レベル監視に最適な圧力センサーで、0.34 ～ 3.5 bar の圧力範囲で動作します。 このアプリケーションでは、外部マイクロプロセッサを使用するため、キャリブレーションは迅速かつ簡単です。 これは、補償されていない PMD シリーズが実際に人気のあるオプションであることを意味します。

一方、TVCシリーズは、高温油などの過酷な媒体操作に適しています。 このセンサは、媒体耐性が高いため、自動車産業にとって優れた選択肢です。 デバイスのラジアル シーリングは、最小限の応力導入でモジュール レベルで統合できることを意味します。

完全に補償されたセンサーは、自動車メーカーが幅広い温度範囲で時間のかかるキャリブレーションを製造プロセスに統合する必要がなくなるため、自動車アプリケーションで広く好まれています。

過去 25 年間、メリット センサーは、ピエゾ抵抗圧力センサーを専門とする多くの経験を積んできました。 用途に圧力センサーが必要なお客様に最適です。 幅広いアプリケーションに対応する標準およびカスタム ソリューションを提供します。 Merit Sensor は、補償なし、狭い温度範囲で使用するための受動補償、または広い温度範囲で使用するための完全補償のいずれかのコンポーネントを提供することもできます。

Merit Sensor は、お客様がどのソリューションを使用するのが最も適切かわからない場合に役立ちます。 Merit Sensor のすべての製品には、顧客の製品を市場に投入するための柔軟で革新的なソリューションを見つけるために、時間通りに、個人的に、訓練されたサポートが提供されます。

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この記事では、さまざまな圧力センサーのブリッジ構成、それぞれが使用できる場合と使用できない場合、およびそれぞれの長所と短所について説明します。

概要

ホイートストン ブリッジは Merit Sensor のコアです。 圧力センサー シリコンエッチングダイアフラム上のXNUMXつの抵抗器のグループで構成されています。 ダイアフラムに圧力がかかると、抵抗器にストレスがかかり、抵抗値が変化します。

理想的な設定では、すべての抵抗が完全に一致し、温度に完全に依存しません。

しかし、実際には各抵抗器の抵抗値には差があります。 さらに、温度によっても抵抗値が変化します。 温度によって引き起こされる抵抗値と全体的なブリッジ出力の変化は、抵抗の温度係数 (TCR) と呼ばれます。

多くのアプリケーションでは、温度とは無関係に動作する圧力センサーが必要です。 このようなアプリケーションでは、圧力センサーの TCR を補正する必要があります。

TCR 補正は、パッシブとアクティブの XNUMX つの一般的な方法で行うことができます。 パッシブ補償では、補償抵抗に必要な値を決定するために、各ブリッジ抵抗の値を測定する必要があります。

アクティブ補償では、アナログ回路、マイクロコントローラー、またはシグナル コンディショナーが、さまざまな圧力および温度条件にわたってブリッジ出力を記録し、それに応じてセンサー出力を調整します。

ブリッジ構成

を。 閉まっている – すべての抵抗が接続されているブリッジ (図 1 を参照)。

閉じたブリッジでは、ブリッジの他の XNUMX つの抵抗が常にそれらに影響を与えるため、個々の抵抗を測定することはできません。

b. 半開き – ハーフ オープン ブリッジは 2 つの分岐に分割され、一方の端で接続されます (図 XNUMX を参照)。

クローズド ブリッジとは異なり、ハーフ オープン ブリッジでは各抵抗を測定できます。これは、センサーの性能を判断する必要がある場合に有利です。 さらに、ハーフ オープン ブリッジにより、必要に応じてアクティブまたはパッシブ補償を追加できます。

ハーフ オープン ブリッジには、追加の電気接続が必要です。

c. フルオープン – フル オープン ブリッジは 3 つの分岐に分かれており、両端が開いています (図 XNUMX を参照)。

ハーフ オープン ブリッジと同様に、フル オープン ブリッジでも各抵抗の測定が可能です。 アクティブ補償またはパッシブ補償のいずれかを使用できます。 さらに、ブリッジの各半分に個別に電力を供給して測定できるという利点があります。 圧力センサーのアプリケーション XNUMX つの独立したブランチが必要です。

ただし、フル オープン ブリッジ構成には、ハーフ オープン構成で必要とされるものを超える追加の電気接続が必要です。

実装例

を。 閉まっている – クローズド ブリッジ内の個々の抵抗を測定することはできないため、アクティブな補正を使用したり、温度変化によるセンサー出力の変動が許容されるアプリケーションで使用したりできます。

アクティブな補償を備えたクローズド ブリッジを図 4 に示します。

圧力スイッチは、温度の独立性が重要でないクローズド ブリッジに適したアプリケーションの一例です。 ここでは、圧力しきい値に達したことを知ることは、絶対圧力を測定することよりも重要です。

b. 半開き – 図 4 に示すように、ハーフ オープン ブリッジにアクティブ補償を適用できます。 同様に、図 5 に示すように、ハーフ オープン ブリッジにもパッシブ補償を適用できます。

図 5 は、パッシブ補償を備えたハーフ オープン ブリッジの実装を示しており、追加されたコンポーネントと追加の電気接続 (V_+で) はブリッジを閉じるために必要です。 名前が示すように、抵抗器を追加することで、スパン、ゼロ、および出力インピーダンスの補償が実現します。 これらのコンポーネントは、必要な条件でオープン ブリッジの測定を行った後に追加する必要があります。

c. フルオープン – フル オープン ブリッジには、広範な実装があります。 フル オープン ブリッジとして使用する以外に、フル オープン ブリッジはクローズド (図 4) またはハーフ オープン ブリッジ (図 5) として使用できます。 図 6 は、フル オープン ブリッジを圧力と温度の XNUMX つの機能に使用する方法を示しています。

この実装では、ブリッジの半分が 圧力センサー もうXNUMXつは温度センサーとして使用されています。 ブリッジの半分の電圧スイングしかないため、圧力出力信号の半分しか存在しません。 ただし、これにより、実際のダイ温度を測定できるという追加の利点が得られます。 周囲温度測定と比較すると、この温度測定は、温度補償のためのより正確な入力を可能にします。

アプリケーションに適した構成の選択

ブリッジの構成を決定する際には、センシング システム全体を考慮する必要があります。 まず、ユーザーは温度の独立性が重要かどうかを判断する必要があります。 それが重要な場合は、受動的または能動的な補償を使用するかどうかを決定する必要があります。 アクティブ補償を選択し、シグナル コンディショナまたはその他の電子デバイスを使用する場合は、そのデバイスの要件を満たす必要があります。 同様の機能を持つデバイスには、要件が大きく異なる場合があるため、注意が必要です。

前に説明したように、各構成には独自の長所と短所があります。 フル オープン ブリッジの追加の電気接続により、アセンブリが複雑になりますが、柔軟性が向上し、ブリッジの問題をより簡単にトラブルシューティングする機能も提供されます。

最終的には、システムの徹底的な分析に基づいてブリッジ構成を選択する必要があります。

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産業、自動車、航空宇宙、さらには医療機器などの過酷な環境における多くの圧力センサー アプリケーションは、開発者に相反する要件を提示し、結果として高価な妥協をもたらします。 一般に、これらのセンサーは、冷媒、オイル、ガス​​、またはセンサー素子を損傷する可能性のあるその他の苛性溶剤などの過酷な流体の流量、レベル、および圧力を測定するために使用されます。 温度要件が拡張された結果、正確な圧力測定値の補償を超えて、追加の課題が発生します。

航空宇宙および自動車の仕様は特に厳しく、動作温度範囲は -40 °C から +150 °C にも及びます。 また、コンポーネントの故障は安全上のリスクや製品のリコールにつながる可能性があるため、これらの堅牢なアプリケーションには通常、高い精度と信頼性が求められます。 これに対応するために、機器メーカーは、センサー固有の短い寿命を回避するために、費用のかかる継続的なメンテナンスとコンポーネントの交換に依存しています。

課題

この問題を解決するには、センサー コンポーネントのパッケージングが重要であるという事実にもかかわらず、最近までセンサー メーカーがこれを回避してきた課題です。 典型的な使用例を考えてみましょう。 ガスまたはディーゼルの燃料ライン センシングなどの自動車アプリケーションでは、燃料フィルタの詰まりを示す圧力変化を検出するために、燃料ライン内に設置できる密閉型センサ エレメントが必要です。これは、ドライバに警告するために自動車のコンピュータにフィードバック信号を提供します。 航空機のエンジン、バルブ制御とギア、漏れ検出システム、または産業機器のコンプレッサーの測定と制御には、通常、同様の要件があります。 医療用途では、圧力センサーをガソリンのような過酷な流体で操作する必要はないかもしれませんが、最終的には生理食塩水でさえ腐食性になる可能性があり、洗浄および滅菌プロセスでは通常、漂白剤などの腐食性化学物質と繰り返し接触する必要があります。

主な問題は、圧力シールを作成し、センサー ダイと関連する回路を保護するために使用される接着剤が、周囲の流体で最終的に軟化することです。 シールが破れるとすぐにセンサー回路が破損するため、製品のリコールが発生したり、センシング サブシステムの定期的なメンテナンスや交換が必要になったりすると、高額な費用が発生するおなじみの信頼性の問題が発生します。

拡張された温度要件のために、パッケージングの難しさはさらに増します。 一部の最新の接着剤は、過去に実現可能であったよりも高い温度に耐えることができるという事実にもかかわらず、湿度はほとんどの接着剤の接着強度を破壊する可能性があり、300 psi の圧力でダイが剥離する危険性があります。 極端な湿度や極端な温度に耐えることができる特殊なエポキシがありますが、保管とアプリケーションによって製造上の問題が発生し、これらのエポキシは温度が高いアプリケーションでのセンシング エレメントの精度に影響を与える可能性があります。

ソリューション

-40 °C ～ +150 °C の範囲で良好に機能するには、 圧力センサー 安定した MEMS 要素と、安定したパッケージングおよび製造プロセスが必要です。 ただし、不安定性は通常、MEMS ダイとそれが実装されている基板の TCE (熱膨張係数) の違いによって発生します。 ステンレス鋼は完璧な基板と考えられるかもしれませんが、その TCE はシリコンよりもはるかに高くなっています。 金属は温度の変化に応じて伸縮しますが、はんだ付けされたシリコン要素ははるかに小さな変化を遂げます。 MEMS 要素は、TCE の違いによって生じる応力に反応し、システムへの圧力変化のように見えるエラーを引き起こし、システム設計者に新しい信頼性の問題をもたらします。

革新的な新しい圧力センサー パッケージ アプローチは、非常に広い温度範囲、過酷な流体、および高圧でも気密封止に金錫はんだ合金を使用して、セラミック基板上に共晶ダイ ボンドを作成します。 セラミック基板はシリコンに近い TCE を備えているため、大きな熱的不一致はなく、スズと金は一般的なはんだ付け要素であり、刺激の強い液体によく付着します。

製造可能性は個々の高い融点によって影響を受けますが、融点がはるかに低い合金は、80:20 の比率の金-スズはんだ接合によって生成されます。 これにより、過酷な環境で両方の金属の利点を維持すると同時に、製造可能性が向上します。 この金錫はんだは接着剤よりも高価ですが、メンテナンス コストと長期的な信頼性の大幅な改善と比較すると、コストの差はわずかです。

まとめ

圧力媒体がセンサーの背面または上部のどちらから入ってくるかを確認することは、センサーのパッケージング方法を比較する際に考慮すべき追加の側面です。 圧力がセンサーの上側にある場合、回路を腐食や短絡から保護する必要があります。 この保護は通常、保護ジェルで実現されます。 しかし、腐食性流体に耐えられるほど固いゲルは、通常、MEMS 素子にストレスを与えるほど固く、これもセンシング エラーを引き起こします。 それどころか、裏側からのエントリーでは、圧力媒体への共晶ダイアタッチ、ガラス、およびシリコンのみが明らかになります。これらの要素は、これらの過酷な環境に耐えることが証明されています。

拡張温度、過酷な媒体のアプリケーションで圧力感知機能を必要とするシステム開発者は、パッケージングが所有コストを削減し、製品寿命の信頼性を高めるために重要であることを発見しました。 この課題は最終的に解決されました。

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基本的な自動車の例は 1700 年代にさかのぼり、人を輸送するために作られた蒸気動力エンジンの設計とエンジニアリングが行われました。 1806 年までに、自動車産業はガソリンやガソリンなどの燃料で動くエンジンの生産を開始しました。 1985 年以来、自動車設計の革命により、輸送を可能な限りスムーズかつ洗練されたものにするのに十分直感的なマシンが作成されました。

自動車、オートバイ、トラック、航空機、ボートなど、現代の乗り物はすべて、乗り物の骨格に一連のセンサーが埋​​め込まれており、燃料で動く構造物を動かして生命を吹き込みます。 この記事の範囲では、自動車の特定のセンサー タイプの XNUMX つとして、油圧センサーについて説明します。

機能原理

標準の油圧センサーは、油圧が設定範囲外になると警告信号を表示することによって機能します。 油圧センサーの XNUMX つの重要なコンポーネントには、スプリング式スイッチとダイヤフラムがあります。 スプリング式スイッチは、油圧にさらされるダイヤフラムに接続されています。

圧力スイッチは、エンジン ブロックの側面に取り付けられ、オイル ギャラリに配線されています。 油圧の力がダイヤフラムにかかり始めると、この力がスイッチ スプリングの圧力に打ち勝ち、電気接点を引き離して警告灯をオンにします。 油圧が設定限界を下回ると、ダイヤフラムがスプリングの圧力を解放してスイッチの接点を閉じます。これにより、通常はドライバーに警告サインが表示されます (図 1)。

低油圧インジケータライトは、車両のダッシュボードに表示されます。 このライトが点滅し続けると、油圧が一時的に低下していることがわかります。 ただし、このライトが点灯したままの場合、ドライバーは油圧が完全に失われていることが警告されます。 そのため、車両のエンジンがオンになると、電流がヒューズからオイル プレッシャー スイッチに直接流れ、インジケーター ライトが「オフ」になっていることを確認します。 油圧が 4.3 psi (XNUMX 平方インチあたり) を超えて上昇し始めると、ダイアフラムが接点を離し、油圧ランプが点灯します。

圧力計センサー

低油圧警告灯は、油圧レベルの変動をドライバーに警告するために使用されるXNUMXつの方法です。 この目的のための代替システムは、機械式圧力計コンポーネントとして知られています。 圧力計の内部にはブルドン管があり、銅製の管状部品を介して圧力を受けると真っ直ぐになる傾向があります。 ブルドン管はゲージの針に取り付けられており、管が異なる形をとり始めると針が動きます。 ゲージの目盛りを横切る針の動きは、エンジン内部の油圧の変化を車両に示す基準点として使用されます。

ソースと参考資料

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