Beschleunigungssensor und Temperaturdrift

[Matthias G. (mgottke)]

Wie ja reichlich bekannt sein dürfte gibt es bei den MEMS-basierenden 
Beschleunigungssensoren massive thermische Abhängigkeiten. Das konnte 
ich auch anhand verschiedener Sensoren nachweisen. Bei 
Temperaturänderungen von 50K ergaben sich teilweise absolute 
Winkelfehler von mehr als 7°. Für eine möglichst genaue Lagebestimmung 
ist das nicht anwendbar. Ziel ist es absolute Lagebestimmungen mit einem 
Winkelfehler <0,2° bei einem Temperaturbereich von -40°C bis 85°C zu 
erreichen. Ein Abgleich des Winkels mit einer hinterlegten 
Korrekturtabelle ist ist kein Problem. Damit lassen sich die 
Nichtlinearitäten usw. auf jeden Fall abgleichen. Allerdings sind die 
thermischen Abhängigkeit nicht in dem Maße (zumindest mit vertretbarem 
Aufwand) abgleichbar.

Hat jemand schon mal damit Erfahrungen gesammelt und ev. ein 
Lösungsansatz?

Meine Idee dazu: Man verwendet einen MEMS-Sensor mit integriertem 
Temperatursensor, separiert den Sensor auf der Leiterplatte und Heizt 
mit umliegenden Widerständen (Thermische Kopplung über Kupfer auf der LP 
und Wärmeleitkleber oder ähnliches) den Sensor auf konstante 85°C auf, 
so dass dann ein konstanter thermischer Arbeitspunkt erreicht wird.

Was ist Eure Meinung zu diesem Lösungsansatz! Gibt es ev. jemanden der 
so etwas schon mal realisiert hat?

[Christoph B. (christophbudelmann)]

Matthias G. schrieb:
> Was ist Eure Meinung zu diesem Lösungsansatz! Gibt es ev. jemanden der
> so etwas schon mal realisiert hat?

Analog hat eine Application Note dazu:

http://www.analog.com/static/imported-files/application_notes/826890745AN598.pdf

Ich würde bei deinen Anforderungen am ehesten zu einer Kalibrierung des 
Sensors raten, da sich beispielsweise auch die Offsetspannung alleine 
durch das Löten verändern kann. Sofern der Mikrocontroller genug 
Speicher hat, dürfte das auch kein allzu großes Problem sein.

Ansonsten gibt es auch einige Beschleunigungssensoren mit 
Temperaturkompensation, aber die sind nicht ganz billig.

[Matthias G. (mgottke)]

> Analog hat eine Application Note dazu:

Da hatte ich schon wie wild gegooglet aber die hatte ich nicht gefunden. 
Danke.

> Ich würde bei deinen Anforderungen am ehesten zu einer Kalibrierung des
> Sensors raten, da sich beispielsweise auch die Offsetspannung alleine
> durch das Löten verändern kann. Sofern der Mikrocontroller genug
> Speicher hat, dürfte das auch kein allzu großes Problem sein.

Das kalibrieren (korrekter abgleichen) ist sowieso unumgänglich.

> Ansonsten gibt es auch einige Beschleunigungssensoren mit
> Temperaturkompensation, aber die sind nicht ganz billig.

Die neueren Sensoren mit Temperaturkompensation kosten nicht mehr so 
viel. Allerdings liegt der absolute Fehler auch bei den 
temperaturkompensierten Sensoren über den Temperaturbereich bei mehreren 
Winkelgrad°. Zumindest >1°.