جهاز استشعار في حزمة مزدوجة يمنع التعب

رقاقة مناسبة للتحكم الذكي في أنظمة تكييف الهواء

وظيفتان على رقاقة واحدة: لا يتأثر مستشعر الرطوبة ، أدناه ، بوظيفة مستشعري الغاز التكميلي ، أعلاه. © Fraunhofer-Gesellschaft
قراءة بصوت عال

هواء غرفة قاسي متعفن - لا يجب أن يكون. لأن Fraunhofer طور الباحثون مستشعرًا جديدًا يقيس الرطوبة وتركيز الغاز في وقت واحد. الشريحة الوحيدة بحجم الظفر مناسبة ، على سبيل المثال ، للتحكم الذكي في أنظمة تكييف الهواء للسيارة.

بمجرد أن تقود السيارة إلى النفق ، تخترق فعلاً موجة من الهواء السيئ من فتحات التهوية. حتى الآن ، لا يمكن للسائق حماية نفسه في الأنفاق أو على متن العبّارات من التعب فقط عن طريق نقل الرافعة في الوقت المناسب من "التهوية" إلى "الهواء الدوراني". إذا كان رد الفعل متأخرا جدا ، فإن الداخل يمتلئ بأبخرة العادم ، وأبخرة البنزين والغبار الناعم.

قدم باحثون من معهد فراونهوفر لتكنولوجيا القياس الفيزيائي IPM في فرايبورغ الآن مستشعرًا يحمي ركاب السيارة من الهواء التنفسي الضار: شريحة صغيرة يمكنها تحديد الرطوبة وتركيز الغاز في وقت واحد. يصف Sven Rademacher ، مدير المشروع في IPM ، الابتكار الحاسم: "حتى الآن ، كانت هناك حاجة إلى جهازي استشعار مع الإلكترونيات المقابلة. لا يمكن دمج مستشعرات الرطوبة والغازات لأن أحدهما يعمل بشكل موثوق فقط في درجة حرارة الغرفة ، لكن الآخر يتطلب درجة حرارة تشغيل تتراوح بين مائتي وأربعمائة درجة مئوية. "

رقاقة بحجم الظفر

جنبا إلى جنب مع العلماء والمهندسين من جامعة فورتوانجين وجامعة فرايبورغ ، قام يورغن فولنشتاين وفريقه في معهد فراونهوفر في فرايبورج بضم المستشعرين على شريحة بحجم الظفر. على الرغم من أنها قريبة من بعضها البعض ، لا يوجد تبادل حراري بينهما: يمكن أن تصبح أجهزة استشعار الغاز ساخنة ، لكن مستشعر الرطوبة يبقى باردًا. الخدعة: تعتبر المستشعرات جزءًا لا يتجزأ من الشريحة ، ولكن من حولهم تم حفر المواد بعيدًا عن بعض الشبكات الرفيعة.

"هذه الشبكات الرفيعة لا يمكنها نشر درجات الحرارة" ، تشرح ماري لويس بورسفيلد ، التي أنتجت واختبرت الرقاقة. "النموذج الأولي لمجموعة أجهزة الاستشعار المجهرية لقياس جودة الهواء ، MOSEL لفترة قصيرة ، اجتاز بالفعل اختبارات وظيفية. يمكننا قياس الرطوبة وأول أكسيد الكربون والهيدروكربونات وأكاسيد النيتروجين وتركيز الأكسجين معها في نفس الوقت. "العرض

جهد إضافي منخفض

الجهد الإضافي المتورط في إنتاج شريحة المستشعر ضئيل للغاية: يمكن تصنيع المستشعرات المختلفة في عمليات مشتركة ، وفقًا لما ذكره باويرزفيلد: "إن مادة البدء هي شريحة سيليكون ، حجمها سنتيمتر مربع واحد ، ورقيقة 0.4 ملم. باستخدام تقنية الحفر ، يمكن تخفيفه في النقاط المقدمة لأجهزة الاستشعار حتى يتم ترك طبقة رقيقة فقط من حوالي 12 ميكرومتر. وهي مغلفة بأقطاب البلاتين ، والاتصالات وهياكل التدفئة. في النهاية ، سنقوم بإزالة المواد الموجودة حول المستشعرات النهائية ، مع ترك الاتصالات التي تشبه الأسلاك فقط. "

يجب أن يحمي المستشعر المزدوج النهائي ، المتصل بنظام إلكترونيات القياس والتحكم ، من الغبار في المستقبل: في السيارة ، يمكنه تبديل المروحة تلقائيًا إلى الهواء الدائري عند دخول نفق رطب ؛ في مباني المكاتب ، يمكن استخدامه لتنشيط نظام تكييف الهواء عندما ينخفض ​​مستوى الأكسجين أو عندما تتجاوز الرطوبة المستوى الحرج ؛ يمكن استخدامه في الفصول الدراسية أو غرف المعيشة لفتح فتحات التهوية تلقائيًا في النوافذ في الهواء الفقير.

(idw - Fraunhofer-Gesellschaft، 15.05.2007 - DLO)