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Kapazitiver Low-Power Sensorsignalkonditionierungs-IC Neue Leistungsmaßstäbe bei Genauigkeit, Linearität und Temperatur

| Redakteur: Dipl. -Ing. Ines Stotz

ZMD (ZMDI), ein weltweit aktiver Anbieter von energieeffizienten analogen und Mixed-Signal-Lösungen für Automotive-, Industrie- und Medizinanwendungen, stellt ein weiteres Mitglied

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( Archiv: Vogel Business Media )

ZMD (ZMDI), ein weltweit aktiver Anbieter von energieeffizienten analogen und Mixed-Signal-Lösungen für Automotive-, Industrie- und Medizinanwendungen, stellt ein weiteres Mitglied seiner Familie kapazitiver Sensorsignalkonditionierungs-ICs (SSC - Sensor Signal Conditioner) vor. Der ZSSC3123 verfügt über einen großen Dynamikbereich und liefert 14 Bit Auflösung sowie 0,25% Genauigkeit über einen großen Bereich an Sensorkapazitäten und Temperaturen. Zu den Zielanwendungen zählen stromsparende batteriebetriebene Sensorapplikationen, Sensoren zur Erfassung von Feuchte, Waagen, Last und Kompression sowie Zugregelung.

Kapazitive Sensoren werden wegen ihrer kleinen Abmessungen und ihrer geringen Leistungsaufnahme häufig favorisiert. Der ZSSC3123, entwickelt für den Betrieb mit geringer Leistungsaufnahme, ergänzt diese Leistungsmerkmale und gibt Entwicklern eine optimale Lösung für ihre Systemdesigns an die Hand. Das Bauteil eignet sich speziell für MEMS-basierte Sensorelemente wie Drucksensoren für hydraulische Steuerungssysteme, Feuchtesensoren und Füllstandsanzeiger.

„Entsprechend der Anforderungen von Sensorsystementwicklern haben wir eine digitale Technik zur Korrektur von Nichtlinearitätsfehlern erster und dritter Ordnung entwickelt. Mit einem reinen analogen Signalpfad waren diese Korrekturen nicht oder nur sehr schwer durchführbar,“ sagt Steve Ramdin, Product Manager bei ZMDI. „Die Korrektur dritter Ordnung ist speziell in Anwendungen zur Messung von Feuchte oder Druck nützlich, kann aber auch fertigungsbedingte Sensorabweichungen in fast allen Situationen korrigieren.“

An Mikrocontroller anschließbar

Der IC lässt sich an Mikrocontroller anschließen oder kann in Stand-alone-Designs für Transducer und Schalt-Applikationen verwendet werden. Über den gesamten Spannungsbereich von 2,3 bis 5,5 V ist ein Betriebsstrom von lediglich 60 μA spezifiziert. Ein interner Sleep-Mode senkt die Stromaufnahme bei Temperaturen bis 85°C auf <1 μA.

Der ZSSC3123 lässt sich für den Anschluss an kapazitive Sensoren mit 0,5 bis 260 pF und für eine Empfindlichkeit von nur 125 aF (Atto-Farad) pro digitalem Bit konfigurieren. Das Bauteil ist in massebezogenen oder differentiellen Sensoreingangskonfigurationen nutzbar. Es bietet volle 14 Bit Auflösung zur Kompensation von Sensor-Offset, Empfindlichkeit und Temperatur.

Digitale Kalibrierung

Die gesamte Kalibrierung ist digital und wird in einem Durchlauf abgeschlossen (Single Pass). Dies eliminiert die Kosten für einen Laserabgleich und beschleunigt die Produktion komplett kalibrierter Sensormodule. Die Programmierung und die Single-Pass-Kalibrierung des kapazitiven Sensors und des ZSSC3123 erfolgt mit einer Standard-PC-Umgebung, dem ZSSC3123 Kit und Entwicklungstools. Das Gesamtpaket enthält Muster im TSSOP14-Gehäuse, ein Entwicklungsboard, USB-Kabel und Kalibriersoftware.

Bei der Standardversorgungsspannung von 2,3 bis 5,5 V bietet das Bauteil eine Genauigkeit von bis zu 0,25% über den Temperaturbereich von -20 bis +85°C und 0,5% von -40 bis +125°C. Der ZSSC3123 verfügt über I2C- und SPI-Schnittstellen und weist PDM- oder Alarm-Ausgänge auf. Er ist ab sofort in Produktionsstückzahlen lieferbar. Bei Abnahme von 1.000-er Stückzahlen wird er zu Preisen ab 2,85 Euro oder 3,82 USD angeboten.

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