MPX5700AP für Absolutdruck im mittleren Messbereich

Der MPX5700AP ist die einportige Absolutdruck-Ausführung der MPX5700-Familie. Sein Nennbereich reicht von 15 bis 700 kPa. Signalaufbereitung, Temperaturkompensation und Kalibrierung sind integriert, sodass am Ausgang eine hohe analoge Spannung für den A/D-Wandler eines Mikrocontrollers anliegt.

Mechanisch verwendet das Bauteil das große Epoxid-Unibody-Gehäuse Case 867B mit einem Druckstutzen und sechs Anschlüssen. Es ist kein kleiner metallgedeckelter LGA-Barometersensor. Leiterplattenfläche, Bauhöhe, Schlauchführung, 5-V-Versorgung und ADC-Eingangsbereich müssen gemeinsam festgelegt werden.

Die interne Aufbereitung vereinfacht die Elektronik. Leckagen, Medium, Referenzspannung, Wandlerfehler und Temperaturgradienten bleiben dennoch Teil der Gesamtmessung.

Den Bereich von 15 bis 700 kPa als Absolutdruck verstehen

Der Zusatz AP kennzeichnet die Druckreferenz. Der MPX5700AP vergleicht den Druck am Anschluss mit einer gekapselten internen Referenz. Deshalb beginnt sein Nennbereich bei 15 kPa absolut. Differenz- und Relativdruckvarianten derselben Familie sind ab 0 kPa spezifiziert und haben einen anderen Nullpunkt.

Wird Relativdruck benötigt, muss ein gemessener oder kontrolliert angenommener Umgebungsdruck abgezogen werden. Diese Umrechnung bringt eine zusätzliche Unsicherheit mit sich. Software und Prüfprotokoll sollten die verwendete Druckreferenz eindeutig nennen.

Außerhalb des Bereichs geht der Ausgang in Sättigung. Ventilschaltungen, Evakuierung und Schlauchmontage können solche Zustände auslösen. Gesättigte Werte sind als solche zu kennzeichnen und dürfen nicht durch eine verlängerte Kennlinie in scheinbare Messwerte verwandelt werden.

Das echte Case-867B-Gehäuse einplanen

Case 867B ist ein großes Epoxid-Unibody-Gehäuse mit geformtem Druckstutzen und sechs Anschlüssen im Raster 2,54 mm. Es beansprucht deutlich mehr Raum als ein oberflächenmontierter Barometersensor. Gehäusezeichnung, Schlauchbiegeradius und Zugang für Montage und Service sind früh zu prüfen.

Der Stutzen gehört an den Rand der Leiterplatte oder nahe an eine Gehäuseöffnung. Ein Schlauch über Kondensatoren oder Testpunkten kann knicken, scheuern und die Wartung behindern. Eine mechanische Zugentlastung muss die Kräfte aufnehmen, nicht die eingelöteten Anschlüsse.

Nicht alle sechs Positionen sind frei verwendbare Signale. Ausgang, Masse und Versorgung sind nach der Pinbelegung des Bestellteils zu verdrahten; reservierte Positionen bleiben ohne Netz.

Den einzelnen Druckstutzen zur Anschlussseite ausrichten

Beim MPX5700AP befindet sich die positive Druckseite am angeschlossenen Port. Zeigt dieser nach innen, entsteht meist ein enger Schlauchbogen. Die Ausrichtung nach außen verbessert Montage, Sichtprüfung und Dichtheitsprüfung.

Innendurchmesser, Wandstärke, Klemmung und Einstecktiefe des Schlauchs gehören in die Fertigungsunterlagen. Nach Temperaturwechseln sind Sitz, Zugfestigkeit und Leckrate erneut zu prüfen.

Schlauchlänge, Volumen und Drosseln bestimmen die Dynamik. Ein langer weicher Schlauch dämpft schnelle Ereignisse, Flüssigkeitsreste verzögern die Rückkehr. Die Drucksprungantwort ist mit der endgültigen Pneumatik zu messen.

Den Ausgang als ratiometrisches 5-V-Signal behandeln

Der spezifizierte Versorgungsbereich beträgt 4,75 bis 5,25 V, mit 5,0 V als Nennwert. Bei 5 V folgt die typische Kennlinie der Beziehung VOUT = VS × (0,0012858 × P + 0,04), wobei P in kPa eingesetzt wird und die spezifizierte Abweichung hinzukommt.

Über den Nennbereich steigt der Ausgang ungefähr von 0,2 auf 4,7 V. Nutzt der ADC dieselbe Versorgung oder eine eng gekoppelte Referenz, kann die Messung ratiometrisch erfolgen. Bei einer unabhängigen Referenz muss die Versorgung des Sensors zusätzlich gemessen oder eng begrenzt werden.

Ein 3,3-V-ADC darf den vollen Ausgang oft nicht direkt aufnehmen. Ein 5-V-toleranter externer Wandler oder eine qualifizierte Teiler- und Pufferstufe ist erforderlich. Der maximale Ausgangswert und Transientenreserve gehören in die Dimensionierung.

Versorgung und Ausgang gezielt filtern

Die empfohlene Schaltung verwendet 1,0 uF und 0,01 uF an der Versorgung sowie 470 pF am Ausgang. Die Versorgungskondensatoren sitzen nahe am Sensor und erhalten einen kurzen, ruhigen Massepfad. Motor- oder Relaisströme dürfen diesen Rückweg nicht dominieren.

Ausgangskapazität und zusätzlicher Widerstand bilden einen Tiefpass. Seine Grenzfrequenz folgt aus der zulässigen Reaktionszeit und dem Erfassungsverhalten des ADC. Zu starke Filterung verzögert Alarme, zu geringe Filterung lässt Takt- und Kabelstörungen passieren.

Bei einem ADC mit Abtastkondensator ist die Quellimpedanz zu prüfen. Teiler, Schutzwiderstand und Filter müssen innerhalb der Erfassungszeit einschwingen; andernfalls hilft ein Puffer.

Diagnosereserve im ADC-Bereich vorsehen

Der nutzbare Spannungshub beträgt etwa 4,5 V. Mehr ADC-Bits erleichtern Mittelung und Kalibrierung, beseitigen aber weder Sensorabweichung noch Pneumatik- und Referenzfehler. Die angezeigte Auflösung muss zur Wiederholbarkeit des Geräts passen.

Da der normale untere Ausgang nahe 0,2 V liegt, kann eine Spannung nahe Masse als Leitungsfehler erkannt werden. Auch oberhalb des normalen Vollbereichs sollte Reserve bleiben, um Sättigung und Klemmfehler zu unterscheiden.

Während der Validierung sollten Rohcode, Spannung und umgerechneter Druck gemeinsam aufgezeichnet werden. So lassen sich ADC-, Kennlinien- und Pneumatikfehler schneller trennen.

Die Analogstrecke von Störquellen fernhalten

Ausgang und Masse werden als ruhiges Paar zum ADC geführt. Schaltknoten, Gate-Ansteuerungen, schnelle Busse und Antennen bleiben auf Abstand. Eine zusammenhängende Bezugsebene ist meist hilfreicher als eine willkürliche Massetrennung.

Schutzbauteile müssen hinsichtlich Leckstrom, Kapazität und Klemmspannung zum Signal von 0,2 bis 4,7 V passen. Eine lange Parallelführung zu externen Leitungen ist zu vermeiden.

Die Störprüfung erfolgt bei aktiven Funkmodulen, Anzeigen, Ventilen und Motoren. Eine ruhige Einzelplatine auf dem Labornetzteil bildet die Kopplung des fertigen Geräts nicht ab.

Die Medienfreigabe auf trockene Luft beziehen

Die technischen Kennwerte beruhen auf trockener Luft. Andere Medien können Leistung und Lebensdauer beeinträchtigen. Ein Epoxidgehäuse beweist keine Eignung für Öl, Wasser, Kältemittel, Kraftstoff, Lösungsmittel oder aggressive Gase.

Für andere Medien ist eine qualifizierte Trennung durch Membran, Luftsäule oder passende Schnittstelle nötig. Kondensation, Diffusion und langsame Erholung nach Flüssigkeitskontakt sind zu untersuchen.

Druck- und Temperaturzyklen, Feuchte sowie Lagerung mit dem realen Schlauchmaterial zeigen Leckage, Nullpunktänderung und Materialalterung.

Sensorabgleich und Gerätekalibrierung trennen

Der Sensor wird im Werk aufbereitet, temperaturkompensiert und kalibriert. Die angegebene Sensorabweichung enthält jedoch nicht die Referenz des ADC, die Dynamik des Schlauchs, die Genauigkeit des Drucknormals oder Softwarefehler.

Fertige Geräte werden an mehreren Druckpunkten geprüft. Zwei Punkte korrigieren Verstärkung und Offset; weitere Punkte decken Nichtlinearität, Leckage oder ungenügende Wartezeit auf. Das Drucknormal benötigt eine deutlich kleinere Unsicherheit als das Produkt.

Relevante Temperaturpunkte sind einzubeziehen. Koeffizienten werden mit Hardwarestand, Referenzgerät und Datum gespeichert.

Start- und Fehlerverhalten festlegen

Nach dem Einschalten müssen 5-V-Schiene, Sensorausgang und ADC-Referenz einschwingen. Erst danach werden Werte freigegeben. Die ersten Abtastungen können auf Bereich und Änderungsrate geprüft werden.

Festhängen an einer Schiene, Sprünge, übermäßiges Rauschen und Widersprüche zum Prozesszustand sind erkennbare Fehlerbilder. Sicherheitsrelevante Systeme brauchen eine zum Risiko passende unabhängige Begrenzung oder Druckentlastung.

Eine Wartungsprüfung mit zwei oder drei bekannten Druckpunkten und direkter Spannungsmessung trennt Verstopfung, Sensordrift und Skalierungsfehler.

Die Kennung AP in der Beschaffung erhalten

MPX5700A, AP, D, DP und GP unterscheiden sich in Druckreferenz und Mechanik. Der MPX5700AP wird als Kombination aus Absolutdruck, Einzelport und Case 867B freigegeben.

Stückliste und Wareneingang müssen vollständige Typbezeichnung, Hersteller, großes Unibody-Gehäuse, einen Port und sechs Anschlüsse bestätigen. Ein kleiner Metall-LGA oder ein Zweifachport ist nicht gleichwertig.

Bei einem Ersatzteil sind Referenzart, Kennlinie, Versorgung, Ausgangsgrenzen, Portgeometrie, Medienverträglichkeit und Qualifikation gemeinsam zu vergleichen.

Den Druckkanal abschließend prüfen

Zu bestätigen sind 15 bis 700 kPa Absolutdruck, Case 867B, ein nach außen gerichteter Port, korrekte Sechspol-Ausrichtung, Schlauchentlastung und zulässiges Medium.

Danach folgen Versorgung von 4,75 bis 5,25 V, ratiometrische Referenz, 1,0-uF- und 0,01-uF-Abblockung, Ausgangsfilter, ADC-Festigkeit, Erfassungszeit, Fehlergrenzen, Kalibrierpunkte und die Dynamik der vollständigen Pneumatik. Der aufbereitete Ausgang ist eine solide Grundlage, wenn Mechanik und Analogpfad ebenso sorgfältig ausgelegt sind.