Druckmeßumformer, insbesondere zur Sensierung einer Seiten¬ kollision bei einem Kraftfahrzeug

Die Erfindung betrifft einen Druckmeßumformer gemäß Oberbe¬ griff von Patentanspruch 1.

Ein bekannter Druckmeßumformer (WO 94/11223-A1) überwacht mit einem Luftdruckdetektor als Sensor den Luftdruck in einem Hohlraum eines Kraftfahrzeugseitenteils insbesondere bei ei¬ ner Seitenkollision des Kraftfahrzeugs und gibt ein elektri¬ sches Nutzsignal ab, das durch die gemessene Luftdruckände¬ rung bestimmt ist. Eine Elektronik wertet das Nutzsignal aus und löst gegebenenfalls Rückhalteeinrichtungen des Kraftfahr- zeugs aus.

Das Nutzsignal eines solchen Druckmeßumformers ist nicht ein¬ deutig.

Aus der Druckschrift US 3 717 038 ist ein Druckmeßumformer zur Bestimmung des Gasflusses im einem gasbetriebenen Motor bekannt. Der Druckmeßumformer weist zwei Sensoreinrichtungen auf; die erste Sensoreinrichtung nimmt eine Druckänderung im Meßrohr auf, die zweite Sensoreinrichtung den Umgebungsdruck. Die zweite Sensoreinrichtung ist in der Rückführung eines Re¬ gelkreises angeordnet, dessen Regeleinrichtung proportionales Verhalten aufweist, ebenso wie die Regelstrecke. Ein Diffe¬ renzverstärker bildet die Regeldifferenz aus den Ausgangs¬ signalen der beiden Sensoreinrichtungen. Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers wird als Regelgröße der zweiten Sen¬ soreinrichtung zugeführt und beeinflußt die Empfindlichkeit der zweiten Sensoreinrichtung. Dieser Druckmeßumformer lie-

fert am Ausgang des Vergleichers ein Signal, das proportional zur auf den Umgebungsdruck bezogenen Druckanderung ist.

Ein solcher Druckmeßumformer erfordert zwei Sensoreinrichtun- gen, die unabhängig voneinander unterschiedliche Druckgroßen messen. Keine der beiden Sensoreinrichtungen nimmt aber den Gesamtdruck als Summe des Umgebungsdrucks und einer Druckan¬ derung auf.

In der US 3 841 150 wird ein Druckmeßumformer vorgeschlagen, bei dem das Ausgangssignal einer Sensoreinrichtung von Druckanderungen abhangt. Die Sensoreinrichtung enthalt zwei piezoresistive Meßwiderstande auf einer Membran. Eine Kon¬ stantstrom-Schaltungsanordnung mit Spannungsquelle, Operati- onsverstarkern und Kalibrierwiderstanden gewährleistet einen konstanten Stromfluß durch die Meßwiderstande. Die Spannungs¬ differenz zwischen den an den Meßwiderstanden anliegenden Spannungen wird zum einen als Nutzsignal verwendet und zum anderen zur Konstantstrom-Schaltungsanordnung ruckgefuhrt, um die Lmearitat der Sensoreinrichtung zu erhohen.

Die Erfindung hat die Aufgabe, einen Druckmeßumformer zu schaffen, αer die Nachteile von bekannten Druckmeßumformern vermeidet und insbesondere ein Nutzsignal abgibt, das vom herrschenαen Umgebungsdruck unabhängig ist.

Bei einem Einsatz des Druckmeßumformers im Kraftfahrzeug lie¬ fert dieser ein Signal, das von Luftdruckanderungen und damit von der Hone über dem Meeresspiegel und der Wetterlage ab- hangt. Somit ist auch der Signalverlauf einer Druckanderung, die durch ein "schnelles" Druckereignis, wie z.B. einen Sei¬ tenaufprall nervorgerufen wird, vom Umgebungsdruck abhangig.

Das Nutzsignal eines Druckmeßumformers eignet sich deshalb bei seinem vorgenannten Einsatz nur dann zur quantitativen Auswertung, insbesondere zur Ansteuerung von Rückhaltesyste¬ men, wenn Druckänderungen relativ in das Nutzsignal eingehen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Pa¬ tentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un- teransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert.

Es zeigen

Figur 1: den zeitlichen Verlauf des Gesamt-Luftdrucks in ei- ner Fahrzeugtür während einer Seitenkollision, ab¬ hängig vom Umgebungsluftdruck,

Figur 2: den zeitlichen Verlauf der Luftdruckänderung in ei¬ ner Fahrzeugtür während einer Seitenkollision, ab¬ hängig vom Umgebungsluftdruck, Figur 3: den zeitlichen Verlauf der relativen Luftdruckände¬ rung in einer Fahrzeugtür während einer Seitenkolli- sion,

Figur 4: ein erstes Blockschaltbild eines Druckmeßumformers,

Figur 5: ein zweites Blockschaltbild eines Druckmeßumformers, Figur 6: ein drittes Blockschaltbild eines Druckmeßumformers,

Figur 7: einen Schaltplan eines Druckmeßumformers.

Ein in einer ersten Figur mit einem Bezugszeichen versehenes Element hat in einer anderen Figur das gleiche Bezugszeichen, sofern das Element der ersten Figur mit dem Element der ande¬ ren Figur übereinstimmt.

Eine durch ein Druckereignis verursachte Druckänderung Δp geht vom herrschenden Umgebungsdruck pg aus. Der Gesamtdruck p (auch absoluter Druck) setzt sich damit additiv aus der Druckänderung Δp und dem Umgungsdruck pg zusammen.

Ein Signal ist im folgenden als zeitlicher Verlauf einer Größe definiert. Ein Gesamtdrucksignal p(t) setzt sich damit additiv aus einem Druckänderungssignal Δp(t) und einem Umge¬ bungsdrucksignal o( ) zusammen. Das Druckänderungssignal Δ p(t) folgt schnellen Änderungen eines Druckereignisses, ins¬ besondere Druckstößen, die bei einem Seitenaufprall auftre¬ ten. Das Umgebungsdrucksignal Po(t) folgt langsamen Änderun¬ gen des Umgebungsdrucks PQ.

In der Beschreibung der Figuren 1 bis 3 sind alle Druckgrößen Luftdruckgrößen. Die aufgenommenen Druckgrößen sind aber auch in anderen druckübertragenden Medien meßbar.

Wird bei einem Kraftfahrzeug während einer Seitenkollision ein Seitenteil deformiert, ändert sich das Volumen eines

Hohlraums im Seitenteil und damit der Gesamtdruck p im Hohl¬ raum (Figur 1) . Eine zugehörige Sensoreinrichtung zur Gesamt¬ druckmessung ist im Hohlraum angeordnet, sodaß sie den Umge¬ bungsdruck p zuzüglich der durch den Seitenaufprall hervor- gerufenen Druckänderung Δp aufnehmen kann. Figur 2 zeigt das zugehörige Druckänderungssignal Δp(t) - ein Stoßsignal von etwa 25 ms Dauer, aufgenommen von einer im Hohlraum angeord¬ neten Sensoreinrichtung zur Druckänderungsmessung. Nach dem Aufprall zum Zeitpunkt t=0 ms mit definierten Aufprallbedin- gungen hinsichtlich Aufprallkörper, Aufprallwinkel, Aufprall- geschwindigkeit, etc. beträgt die Druckänderung Δp im Hohl¬ raum bei einem niedrigen Umgebungsdruck pg von beispielsweise 500 bar maximal 50 mbar, bei einem hohen Umgebungsdruck pg von beispielsweise 1200 mbar maximal 125 mbar: Die durch das Druckereignis "Seitenaufprall" verursachte Druckänderung Δp steigt mit steigendem Umgebungsdruck pg bei gleicher Volu¬ menänderung des überwachten Volumens. Die auf den Umgebungs¬ druck P _Q bezogene Druckänderung Δp ist die relative Druckän¬ derung, die den Umgebungsdruck pg als Parameter nicht auf- weist. Figur 3 zeigt den Verlauf der relativen Druckänderung bezüglich des Druckereignisses "Seitenaufprall". Der Umge¬ bungsdruck p . wird jeweils mit einer eigenen Sensoreinrich-

tung aufgenommen, die der durch den Seitenaufprall hervorge¬ rufenen Druckänderung Δp im Hohlraum nicht ausgesetzt ist.

Der Druckmeßumformer nach Figur 4 enthält eine Sensoreinrich- tung 1, die eine elektrische Ausgangsgröße U _x liefert. Auf die Sensoreinrichtung 1 wirkt die Stellgröße Uy einer Regel¬ einrichtung 2 mit integrierendem Verhalten. Die Regeleinrich¬ tung 2 enthält einen Vergleicher 21, einen Integrator 22 und ein Stellglied 23. Der Vergleicher 21 berechnet die Regeldif- ferenz U _xc j der Regeleinrichtung 2 aus einem Sollwert U _w und der Ausgangsgröße U _x der Sensoreinrichtung 1. Die Nutzgröße U _n wird von der Ausgangsgröße U _x der Sensoreinrichtung 1 ab¬ geleitet. Sensoreinrichtung 1 und Regeleinrichtung 2 bilden einen einschleifigen, geschlossenen Regelkreis.

Die Sensoreinrichtung 1 wandelt das Gesamtdrucksignal p(t) in ihr vom Gesamtdruck p abhängendes, elektrisches Ausgangs¬ signal U (t) . Analog zum Drucksignal p(t) hat auch das Aus¬ gangssignal U (t) der Sensoreinheit 1 zwei Signalkomponenten: Ein niederfrequentes Grundsignal U _n (t) , das durch das Umge¬ bungsdrucksignal P _g (t) und eine veränderbare Empfindlichkeit der Sensoreinrichtung 1 bestimmt ist, und ein höherfrequentes Informationssignal U Δ(t),das durch das Druckänderungssignal Δp(t) und die Empfindlichkeit der Sensoreinrichtung 1 be- stimmt ist.

Auch das Regeldifferenzsignal U _d (t) hat damit zwei Signal¬ komponenten: Ein Grunddifferenzsignal ^u _xd0 (t)/ ^das durch das Grundsignal U _n (t) abzüglich des Sollwerts Uw bestimmt ist, und ein Informationsdifferenzsignal U ,Δ(t), das gleich dem Informationssignal U Δ(t) ist.

Die Integrationszeitkonstante des Integrators 22 ist minde¬ stens um den Faktor zwei größer als die Periodendauer der Grundschwingung eines aufgenommenen Druckänderungssignals Δ p(t) : Der Integrator 22 wirkt als Tiefpaß und summiert nur die niederfrequente Grunddifferenz U _xc jg auf, nicht aber die

höherfrequente Informationsdifferenz U _XC \A . Je größer vorge¬ nannter Faktor ist, desto geringer ist der Einfluß der höher- frequenten Informationsdifferenz U _xc ιΔ auf das Ausgangssignal des Integrators 22. Die vom Integrator 22 aufsummierte Grund- differenz U _XC JO bestimmt über das Stellglied 23 die Empfind¬ lichkeit der Sensoreinrichtung 1.

Die Grundfrequenz eines Druckänderungssignals Δp(t) bei einer Seitenkollision des Kraftfahrzeugs liegt in etwa bei 35 bis 50 Hz. Die Integrationsfrequenz beträgt vorzugsweise 2 bis 3 Hz. Mit einer Integrationsfrequenz von 1 bis 5 Hz können Druckänderungssignale Δp(t) mit Grundfrequenzen ab 10 Hz de- tektiert werden.

Der Regelkreis regelt also insbesondere die niederfrequente, nur von Umgebungsdruckänderungen abhängige Grundgröße U _x g als Bestandteil der Ausgangsgröße U _x der Sensoreinrichtung 1 auf den Sollwert U _w : Steigt/sinkt der Umgebungsdruck pg und mit ihm die Grundgröße U _x g der Sensoreinrichtung 1, so wird auf- grund der sich einstellenden negativen/positiven Grunddiffe¬ renz U _xc jg, die Empfindlichkeit der Sensoreinrichtung 1 redu¬ ziert/erhöht: Die kurzzeitig angestiegene/gesunkene Grund¬ größe U _x g sinkt/steigt nach der Einschwingzeit des Regelkrei¬ ses wieder auf den Sollwert U _w .

Mit dem erhöhten/gesunkenen Umgebungsdruck p0 steigt/sinkt auch die Druckänderung Δp bezüglich eines Druckereignisses (siehe Figur 2) und mit ihr die Informationsgröße U _X Δ als Be¬ standteil der Ausgangsgröße U _x der Sensoreinrichtung 1. Diese Erhöhung/Reduzierung der Informationsgröße U _X Δ wird durch die vorgenannte Reduzierung/Erhöhung der Empfindlichkeit der Sen¬ soreinrichtung 1 ausgeglichen, die auf das Ausregeln der Grundgröße U _x g der Sensoreinrichtung auf den Sollwert U _w er¬ folgt ist: Der Druckmeßumformer wandelt vom Umgebungsdruck pg abhängige Druckänderungssignale Δp(t) in vom Umgebungsdruck pg unabhängige Informationssignale U _x Δ(t), indem durch Ausre¬ geln des Grundsignals U _x g auf den Sollwert U _w die Empfind-

lichkeit der Sensoreinrichtung 1 umgekehrt proportional zum Umgebungsdruck pg geändert wird. Die Informationsgröße U _X Δ ist so durch die relative Druckänderung bestimmt.

Die Nutzgröße U _n , die wiederum durch die Informationsgröße U _X Δ bestimmt ist, kann direkt am Ausgang der Sensoreinrich¬ tung 1, spätestens aber - in Wirkungsrichtung des Regelkrei¬ ses - am Ausgang des Vergleichers 21 bzw. Eingang des Inte¬ grators 22 abgeleitet werden. Wird die Nutzgröße U _n direkt am Ausgang der Sensoreinrichtung 1 abgeleitet, hat sie einen er¬ sten Signalanteil, der gleich der Grundgröße U _x g der Sen¬ soreinrichtung 1 und damit quasi-konstant ist: Langsame Ände¬ rungen des Umgebungsdrucks pg haben im geschlossenen Regel¬ kreis eine nur minimale Abweichung des Grundsignals U _x g(t) von Null zur Folge, da die Einschwingzeit des Regelkreises klein ist gegen die zeitlichen Änderungen des Umgebungsdruck pg. Der zweite Signalanteil der Nutzgröße U _n ist gleich der Informationsgröße U _X Δ. Wird die Nutzgröße U _n von der Regel¬ differenz U _xc j abgeleitet, so ist die Nutzgröße U _n lediglich von der Informationsgröße U _x Δ/der Informationsdifferenz U _xcj Δ abhängig und gibt eine relative Druckänderung ohne additive Konstante wieder.

Das Blockschaltbild eines Druckmeßumformers nach Figur 5 zeigt die vorgenannte Ableitung der Nutzgröße U _n von der Re¬ geldifferenz U _xcj der Regeleinrichtung 2. Die durch einen Me߬ verstärker 3 verstärkte Regeldifferenz U _xc j liegt als Nutz¬ größe U _n am Eingang eines Auslöseprozessors 5 an.

Bei einem Einsatz eines solchen Druckmeßumformers zur Detek- tion von Seitenkollisionen wird das Nutzsignal vom Auslöseprozessor 5 nach hinreichend bekannten Verfahren ausgewertet: Der Auslöseprozessor 5 vergleicht die Nutzgröße U _n mit einem Schwellwert und steuert bei Überschreiten dieses Schwellwertes beispielsweise einen Seitenairbag des Kraft¬ fahrzeugs an. Die Nutzgröße U _n kann auch zuerst integriert

und dann mit einem gegebenenfalls zeitlich veränderbaren Schwellwert verglichen werden.

Desweiteren berücksichtigt das Ausführungsbeispiel der Erfin- düng gemäß Figur 5 mögliche Fehlerquellen eines realen Druck¬ meßumformers: Die Ausgangsgröße U _x der realen Sensoreinrich¬ tung 1 enthält neben der Grundgröße U _x g und der Informations¬ größe U _X Δ eine bauteilbedingte Offsetgröße U _os , die sich aus einer konstanten Offsetgröße U _QS ^ und einer dynamischen Offsetgröße U _osc j zusammensetzen kann und deren Ursache

Offset- und Gleichtaktfehler der Sensoreinrichtung 1 und des Vergleichers 21 sind. Bei einer Anordnung gemäß Figur 4 wer¬ den Grundgroße U _x g mit impliziter Offsetgröße U _os auf den Sollwert U _w geregelt, sodaß die Grundgröße U _x g der Sensorem- richtung 1 trotz Regelung wieder leicht veränderliche Werte annehmen kann, insbesondere wenn die Sensoreinrichtung 1 eine dynamische Offsetgröße U _osc j hat: Die Grundgröße U _x g mit im¬ pliziter Offsetgröße U _os wird deshalb auf den Sollwert U _w zu¬ zuglich der Offsetgroße U _os geregelt.

Sollwert U _w und konstante Offsetgröße U _osx werden vor Inbe¬ triebnahme des Druckmeßumformers ermittelt und anschließend im Festwertspeicher eines Mikroprozessors 4 abgelegt. Ist die dynamische Offsetgröße U _OSG durch die Empfindlichkeit der Sensoreinrichtung 1 bestimmt, wird sie vom Mikroprozessor 4 in Abhängigkeit von der Stellgröße Uy ständig neu berechnet und zum Sollwert U _w und konstanten Offsetgrößenanteil _{oε ]} r- addiert.

Im Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Figur 6 ist der Meßverstarker 3 Bestandteil der Regeleinrichtung 2 und ver¬ stärkt die Regeldifferenz U _xc j.

Gegenüber der Anordnung des Meßverstarkers 3 außerhalb des Regeleinrichtung 2 gemäß Figur 5 werden nun neben der Infor¬ mationsgroße U _x Δ/Informatιonsd fferenzgröße U _xc jΔ der Sen- soremrichtunq 1 insbesondere auch Abweichungen der Grunddif-

ferenz U _xc jg von Null verstärkt, die aus umgebungsdruckbeding- ten Änderungen der Grundgröße U _x g resultieren und ein erhöh¬ tes Ausgangssignal am Integrator 22 zur Folge haben. Mit ei¬ ner Reduzierung der Steigung der Übertragungskennlinie des Stellglieds 23 wird dem erhöhten Ausgangssignal des Integra¬ tors 22 Rechnung getragen. Die Nutzgröße U _n wird am Ausgang des Meßverstärkers 3 abgeleitet.

Meßverstärker 3 und Integrator 22 werden in einem Ar- beitspunkt U _ap betrieben. Dabei wird der Sollwert U _w so ein¬ gestellt, daß die Regeldifferenz U _xc j im stationären Fall gleich dem Arbeitspunkt U _a p ist.

Ein Offsetfehler des Meßverstärkers 3 ist vernachlässigbar, da seine Ausgangsgröße groß ist gegen seine Offsetgröße.

Figur 7 zeigt eine schaltungstechnische Realisierung der An¬ ordnung nach Figur 6.

Die Sensoreinrichtung 1 hat einen Sensor mit einem druckab¬ hängigen Widerstand 111, der in einer Widerstandsmeßbrücke 11 nach Wheatstone mit einer Brückenempfindlichkeit, einem/einer Brückenspeisestrom/spannung I _D Ub und einer Brückendiago- nalspannung Ud=Ug-U4 angeordnet ist. Der Sensor wandelt den Gesamtdruck p annähernd linear in Widerstandswerte des druck¬ abhängigen Widerstands 111. Dazu hat der Sensor eine Meßzelle mit einer Kammer, die durch eine Membran luftleer verschlos¬ sen ist. Der druckabhängige Widerstand 111 des Sensors ist ein Halbleiter-Dehnungsmeßstreifen, der nach dem piezoresi- stiven Prinzip arbeitet. Halbleiter-Dehnungsmeßstreifen und Membran können insbesondere monolithisch integriert sein.

Die Empfindlichkeit der Widerstandsmeßbrücke 11 wird dadurch erhöht, daß die Widerstandsmeßbrücke 11 insbesondere eine Vollbrücke mit vier druckabhängigen Widerständen 111 ist. Ein großer Brückenoffset s ₀ ff der Widerstandsmeßbrücke 11 kann

mikroprozessorgesteuert über die Anschlüsse GLK1/GLK2 vor om¬ pensiert werden.

Die Ausgangsgröße U _x der Sensoreinrichtung 1 ist durch die Brückendiagonalspannung der Widerstandsmeßbrücke 11 und damit durch den Gesamtdruck p, die Brückenempfindlich¬ keit, den/die Brückenspeisestrom/spannung Ifc/Uj-, und den ge¬ meinsamen Verstärkungsfaktor V zweier Differenzverstärker 12 und 13 bestimmt. Die Empfindlichkeit der Sensoreinrichtung 1 ist bestimmt durch die Brückenempfindlichkeit, den/die Brük- kenspeisestro /spannung I^/Ub und den gemeinsamen Verstär¬ kungsfaktor V. Die Differenzverstärker 12 und 13 verrechnen Potentiale U und Ug der Widerstandsmeßbrücke 11 mit dem Sollwert U _w und der Offsetgröße Uos zur Regeldifferenz U _xc ι die am Ausgang des Differenzverstärkers 12 anliegt. Die Dif¬ ferenzverstärker 12 und 13 übernehmen damit auch die Funktion des Vergleichers 21. Widerstände 121 und 132, sowie 122 und 131 haben paarweise gleiche Werte, damit Sollwert U _w und Offsetgröße Uos mit der Verstärkung Eins in die Regeldiffe- renz U _xcj eingehen. Die Regeldifferenz U _xc j wird vom Meßver¬ stärker 3 verstärkt und vom Integrator 22 aufsummiert, je¬ weils bezüglich des Arbeitspunktes U _ap . Das Ausgangssignal des Integrators 22 steuert eine Stromquelle 231 als Stell¬ glied 23 an, die den Brückenspeisestrom Ij-, für die Wider- Standsmeßbrücke 11 liefert und damit die Empfindlichkeit der Sensoreinrichtung 1 bestimmt. Das Stellglied 23 kann auch eine Spannungsquelle sein, die die Brückenspeisespannung U^ liefert. Der Integrator 22 kann auch in Form eines Mikropro¬ zessors realisiert werden. Der Meßverstärker liefert die Nutzgröße U _n .

Ist das Stellglied 23 eine gesteuerte Stromquelle 231 und weist die Widerstandsmeßbrücke 11 einen Kurzschluß auf, bricht die Brückenspeisespannung U^ zusammen. Damit diese An- derung der Brückenspeisespannung U _D nicht als sprunghafte Än¬ derung des ümgebungsdrucks pg fehlinterpretiert und ausgere¬ gelt wird, wird die Brückenspeisespannung U^ mikroprozessor-

gesteuert auf sprunghafte Änderungen überwacht: Ein Kurz¬ schluß in der Widerstandsmeßbrücke 11 erzeugt eine Fehlermel¬ dung. Ist das Stellglied 23 eine gesteuerte Spannungsquelle, ist die Überwachung des Brückenspeisestroms I _b auf sprung- hafte Änderungen ebenso möglich, aber aufgrund der dazu not¬ wendigen Strommessung aufwendiger zu realisieren.

Die konstante Offsetgröße U _os }- der Sensoreinrichtung 1 ist bestimmt durch das Produkt eines gemeinsamen Verstärker- offsets v ₀ f der Differenzverstärker 12 und 13 mit ihrem ge¬ meinsamen Verstärkungsfaktor V. Zur Ermittlung des Verstär¬ keroffsets v ₀ ff: Am Druckmeßumformer, der nur den Umgebungs¬ druck pg aufnimmt, wird ein erster Sollwert U _w _ eingestellt. Eine sich einstellende Brückenspeisespannung U _b ι, die im Aus- Steuerbereich des Integrators 22 liegt, wird nach der Ein¬ schwingzeit des Regelkreises gemessen. Ein zweiter vorgegebe¬ ner Sollwert U _W 2 der möglichst stark vom ersten Sollwert U _w ι abweicht, verursacht eine zweite Brückenspeisespannung U _b 2. Der Verstärkeroffset v ₀ ff berechnet sich aus den gemessenen Größen nach der Vorschrift:

v _G ff*V = ((U _w2 *U _bl -U _wl *U _b2 )/(U _bl -U _b2 ))-U _ap .

Die dynamische Offsetgröße U _osc } der Sensoreinrichtung 1 ist bestimmt durch das Produkt eines Brückenoffsets s ₀ f der Wi¬ derstandsmeßbrücke 11 mit dem gemeinsamen Verstärkungsfaktor V der Differenzverstärker 12 und 13. Der Brückenoffset s ₀ ff berücksichtigt auch Gleichtaktfehler der Differenzverstärker 12 und 13. Zur Ermittlung des Brückenoffsets s ₀ f: Der Druck- meßumformer nimmt ein Gesamtdruck-Stoßsignal P3(t) mit dem maximalen Gesmtdruck P3 auf. Die sich einstellenden Werte Brückenspeisespannung U _b 3, Sollwert U _w 3 und Nutzgröße U _n 3 werden gemessen. Ein Referenzdruckmeßumformer ermittelt die maximale Druckänderung Δp3=P3~p zu vorgenanntem Druckstoßsi- gnal P3(t) bezogen auf den Umgebungsdruck pg. Der Brük- kenoffset s ₀ ff berechnet sich aus den gemessenen Größen nach der Vorschrift:

soff * ^v = (U _w 3-Uap-Voff*V-U _n3 * (p ₃ -p ₀ ) /Vl *p ₀ ) /U _b3 ,

wobei VI der Verstärkungsfaktor des Meßverstarkers 3 ist. Desweiteren kann der Druckmeßumformer zur Ermittlung des Bruckenoffsets s ₀ ff auch mit einem ersten statischen Gesmtdruck P beaufschlagt werden. Die sich einstellende Bruckenspeisespannung U _b wird gemessen. Desgleichen wird die Bruckenspeisespannung U _b 5 gemessen, wenn der Druckmeßumformer einem zweiten statischen Gesamtdruck P5 ausgesetzt ist, der kleiner ist als der erste Gesamtdruck P4. Der Bruckenoffset ^s off berechnet sich dann aus den gemessenen Großen nach der Vorschrift:

s _off ^* Vl = 2 p ₅ ^* U _b 5-p4 ^* U _b ⁾ / ⁽ U _b 5 ^* U _b 4 P5-P4 ^{) )} .

Vor Inbetriebnahme des Druckmeßumformers ist der Sollwert U _w so einzustellen, daß die Regeldifferenz U _X( ^ den Wert des Ar¬ beitspunktes U _ap annimmt. Der Abgleich kann bei beliebigem Umgebungsdruck erfolgen und gehorcht der Vorschrift:

^u xd = ^u ap = ^u w ^{+ u} osk ^{+ u} osd' ^{mιt u} osk = ^v off ^{*v und u} osd ^{= s} off ^*v+u y

Der Druckmeßumformer hat insbesondere den Vorteil, daß Stör¬ größen und Fehler im Nutzsignalpfad automatisch ausgeregelt werden: Temperaturabhangige Verstarkungsfehler der Wider- standsmeßbrucke 11 und der Differenzverstarker 12 und 13 wer¬ den ebenso kompensiert wie ein Empfmdlichkeitsverlust des Sensors durch ein Leck m seiner Membran. Fehler durch tole¬ ranzbehaftete Widerstände der Sensoreinrichtung werden kom¬ pensiert. Aufgrund der Regelung ist auch die Kenntnis der Empfindlichkeit des Sensors zur quantitativen Auswertung der Nutzgroße U _n nicht mehr notig.