Drucksensor: Funktion und Einsatzbereiche

Allgemein: Aufgabe und Funktion von Sensoren

Sensoren wie der Drucksensor sind kompakte Bauteile, die physikalische oder chemische Eigenschaften mit verschiedenen Effekten erfassen. Während das mit einem Messaufnehmer funktioniert, wandelt ein Messumformer die Informationen anschließend in elektrische Signale um. Diese lassen sich dann zum Beispiel von einer  Heizungssteuerung  aufnehmen und entsprechend verarbeiten. Experten bezeichnen die Sensoren auch als Detektoren, Aufnehmer oder Fühler und unterscheiden sie unter anderem nach der zu messenden Größe. So gibt es neben den Drucksensoren zum Beispiel auch Feuchte- oder  Temperaturfühler.

Der Drucksensor: Verschiedene Arten im Überblick  

Wie der Name bereits vermuten lässt, erfasst ein Drucksensor den Druck oder bestimmte Druckänderungen in Räumen oder Medien. Zum Einsatz kommen dabei unter anderem:

• kapazitive Druckfühler
  
• induktive Sensoren für den Druck
  
• piezoelektrische Drucksensoren
  
• piezoresistive Druckaufnehmer
  

Die folgenden Abschnitte geben einen Überblick über die Funktionsweise der einzelnen Arten von Druck- und Differenzdrucksensoren.

Kapazitive Druckdetektoren  

Kapazitive Drucksensoren bestehen aus zwei Kondensatoren in einem Siliziumchip. Steigt der Druck in einem System an, verändert sich der Abstand zwischen beiden Kondensatoren zu einer dazwischenliegenden Membran. Infolgedessen verändern sich auch deren Kapazitäten, also die Eigenschaft, elektrische Energie aufzunehmen und zu speichern. Das lässt sich messtechnisch auswerten, um den Druck zu erfassen.

Induktive Drucksensoren

Induktive Druckaufnehmer bestehen einfach beschrieben aus einer Membran, auf der sich ein Eisenkern befindet. Verändert sich der Druck, verformt sich die Membran und der Eisenkern bewegt sich. Seine Lage beeinflusst die Induktivität zweier Spulen, die sich messtechnische erfassen lässt.

Piezoelektrische Druckfühler

Piezoelektrische Sensoren nutzen den piezoelektrischen Effekt, um Kräfte zu erfassen. Möglich ist das durch ihre besonderen Eigenschaften. So entsteht durch die Verformung eines Kristalls eine elektrische Spannung, die sich anschließend auswerten und interpretieren lässt. Ein Drucksensor wandelt den Druck in einem System über eine bewegliche Membran zunächst in eine Kraft um.

Piezoresistive Drucksensoren

Piezoresistive Drucksensoren erfassen den Druck in einem Raum oder einem Medium mit Dehnungsmessstreifen oder Halbleiterchips. Eine Verformung der Elemente führt zu einer Veränderung des elektrischen Widerstandes. Dieser lässt sich anschließend messtechnisch auswerten, um den Druck zu erfassen.

Einsatzbereiche: Drucksensoren in der Heizungstechnik  

Druck- und Differenzdrucksensoren kommen heute in unterschiedlichsten Bereichen zum Einsatz. Neben Heizungsanlagen gehören auch verschiedenste Industrie- und Fahrzeuganwendungen dazu. In Heizungsanlagen können Drucksensoren zum Beispiel den Systemdruck erfassen. Die Heizungsregelung nimmt die Informationen auf und kann entsprechend darauf reagieren. So springt der Kessel in den Störbetrieb, wenn der Systemdruck fällt und Hausbesitzer  Heizwasser nachfüllen  müssen.

Differenzdrucksensor für raumluftabhängige Kamine

Wer neben dem  Kamin  auch eine Dunstabzugshaube mit Außenluftanschluss oder eine Lüftungsanlage betreibt, muss gefährliche Unterdruckverhältnisse im Haus vermeiden. Möglich ist das mit einem Differenzdrucksensor. Dieser reagiert, wenn der Druck im Wohnbereich unter dem im Kaminofen ist. Eine Regelung kann dann die Lüftung oder die Abzugshaube abschalten. Auf diese Weise lässt sich verhindern, dass gefährliche Abgase aus dem Ofen in den Wohnbereich eindringen. Eine Alternative zum Differenzdrucksensor ist ein  raumluftunabhängiger Kamin. Dieser ist deutlich dichter und arbeitet unabhängig vom Raum. Ganz gleich, wie groß der Differenzdruck auch ist.