Mikrosystemtechnik eröffnet neue Wege in der Taupunkt- und Strömungsmessung

Das Institut für Mikro- und Informationstechnik der Hahn-Schickard-Gesellschaft (HSG-IMIT), ein führender F&E-Dienstleister in der Mikrosystemtechnik, stellt auf der electronica 2004 neuartige Sensoren vor, die nach einem thermischen Prinzip arbeiten – sie messen Feuchte bzw. Volumenströme mit Hilfe einer beheizten Membran aus Silizium.

Die Weltleitmesse der Elektronik findet vom 9. bis 12. November in München statt. Das HSG-IMIT präsentiert sich gemeinsam mit dem AMA Fachverband Sensorik (Halle A3 Stand 137).

Mit der Entwicklung des thermischen Taupunktsensors läutet das in Villingen-Schwenningen beheimatete Institut ein neues Kapitel in der Feuchtemessung ein. Die Herstellungskosten liegen ca. 90 Prozent unter denen vergleichbarer Präzisions-Taupunktsensoren. Der langzeitstabile Mikrosensor passt in einen Streichholzkopf und misst auch in Grenzsituationen exakter als viele herkömmliche Sensoren, die nach einem optischen oder kapazitiven Prinzip arbeiten. Die Ansprechzeit liegt derzeit unter 10 Sekunden. Das HSG-IMIT hält eine Reaktionszeit im Bereich von Millisekunden für möglich. Außerdem kann der thermische Taupunktsensor sich selbst testen und kalibrieren. Einschränkungen wie die von anderen Sensoren bekannte Hysterese oder Messwertverfälschungen durch leitfähiges Kondenswasser treten hier gar nicht auf.

Der thermische Strömungssensor des HSG-IMIT kann Massenströme fluidischer Medien in Kanälen mit Querschnitten ab 600×300 Mikrometer überwachen. Seine Messbereiche liegen zwischen 0,1 ml/min und 10 l/min bei Gasen bzw. zwischen 10 µl/h und 10 l/h bei Flüssigkeiten. Der Sensor erkennt bereits, wenn sich eine Flüssigkeit nur einen zehntel Millimeter pro Sekunde bewegt und reagiert in Millisekunden.

Der Kopf des Strömungssensors besteht wie beim thermischen Taupunktsensor aus einer Silizium-Nitrit-Membran, die mit Heizelement und Temperatursensoren bestückt ist. Strömen Flüssigkeiten oder Gase darüber bzw. sammeln sich beim Taupunktsensor Wassermoleküle auf der Membran, ändert sich die Wärmeverteilung auf der Membranoberfläche. Diesen Effekt machen sich die Entwickler des HSG-IMIT zunutze, um Größe und Geschwindigkeit von Volumenströmen bzw. Taupunkttemperatur und Luftfeuchtigkeit zu ermitteln.

Das HSG-IMIT sieht Anwendungsmöglichkeiten vorrangig in der Industrie, Anlagen- und Gebäudetechnik, aber auch in der Fahrzeug-, Medizin-, Verfahrens- und Biotechnik. Um den Sensor serienreif zu machen, sucht das Institut Partner für die weitere Anwendungsentwicklung.

Über das HSG-IMIT

Das Institut für Mikro- und Informationstechnik der Hahn-Schickard-Gesellschaft in Villingen-Schwenningen gilt international als eine der ersten Adressen für industrienahe, anwendungsorientierte Entwicklung und Forschung in der Mikrosystemtechnik. Es beschäftigt rund 60 Wissenschaftler und Ingenieure, die Projekte von der Idee bis zur Produktion betreuen. Das Institut konzentriert sich auf die Märkte Automotive, Life Sciences, Produktions- und Automatisierungstechnik. Kernkompetenzen liegen in den Fachbereichen Sensorik, Mikrofluidik, Informationstechnik und in definierten Herstellungsprozessen. Know how und kurze Entwicklungszeiten resultieren aus der seit 1988 aufgebauten Kompetenz und der engen Kooperation mit Hochschulen und weiteren Partnern. Ein weiterer Faktor für die erfolgreiche Entwicklungsarbeit ist das 600 Quadratmeter große Reinraumlabor. Die Ausstattung ermöglicht es, umfassende Entwicklungsvorhaben im Hause durchzuführen und sogar Kleinserien zu produzieren. Das HSG-IMIT bietet individuelle Engineering- und Foundry-Services sowie die komplette Organisation von Verbundprojekten besonders für kleine und mittlere Unternehmen an.