MPX5010DP-Sensorhandbuch: Spezifikationen, Schaltplan und praktische Verwendung

Der Differenzdrucksensor MPX5010DP wurde entwickelt, um diese Anforderungen zu erfüllen, indem er piezoresistive Silizium-Sensortechnologie mit integrierter Signalaufbereitung und Temperaturkompensation kombiniert.In diesem Artikel werden die Grundlagen des MPX5010DP-Drucksensors, die Pinbelegung, Spezifikationen, schematische Funktionsweise, Funktionen, Verwendungsmethoden, Anwendungen und mehr erläutert.

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MPX5010DP Drucksensor Basic

Die MPX5010DP ist ein Niederdruck-Differenzdrucksensor, der zur genauen Messung kleiner Druckunterschiede entwickelt wurde.Es basiert auf piezoresistiver Siliziumtechnologie und bietet einen linearen analogen Spannungsausgang, was den direkten Anschluss an Mikrocontroller und Datenerfassungssysteme erleichtert.Der Sensor arbeitet in einem Druckbereich von 0 bis 10 kPa, der für präzise Niederdruckmessungen geeignet ist.

Dieser Sensor integriert Signalaufbereitung und Temperaturkompensation und gewährleistet so eine stabile und zuverlässige Leistung über einen weiten Temperaturbereich.Die doppelten Druckanschlüsse ermöglichen die Messung der Differenz zwischen zwei Druckquellen, beispielsweise Luftstrom oder Flüssigkeitsdruck vor und nach einer Verengung.Sein durchkontaktiertes SIP-Gehäuse vereinfacht die Leiterplattenmontage und Rohrverbindungen und macht es sowohl für Prototyping als auch für Produktionsdesigns praktisch.

Wenn Sie Interesse am Kauf des MPX5010DP haben, kontaktieren Sie uns bitte bezüglich Preis und Verfügbarkeit.

MPX5010DP CAD-Modelle

Details zur Pinbelegung des MPX5010DP

Pin Nein.	Pin Name	Beschreibung
1	N/C	Nicht verbunden. Dieser Pin hat keine interne Verbindung und sollte nicht angeschlossen werden.
2	Vout	Analoger Ausgang Spannung proportional zum angelegten Differenzdruck (P1 − P2).
3	GND	Bodenreferenz (0 V).Mit Systemerde verbinden.
4	Vs (5V)	Stromversorgung Eingabe.Die typische Betriebsspannung beträgt 5 V DC.
5	N/C	Nicht verbunden. Lassen Sie diesen Stift unbenutzt.
6	N/C	Nicht verbunden. Lassen Sie diesen Stift unbenutzt.

Alternativen und gleichwertiges Modell

• MPX10DP

• MPX5100DP

• MPXV5010DP

• MPX5010GP

• MPX5010GS

• MPX5010D

Schematische Darstellung des MPX5010DP

Das schematische Diagramm des MPX5010DP zeigt, wie der Sensor den ausgeübten Druck in ein nutzbares analoges Spannungssignal umwandelt.Auf der linken Seite des Diagramms befindet sich das Sensorelement, bei dem es sich um eine piezoresistive Siliziumstruktur handelt.Wenn zwischen den Anschlüssen P1 und P2 ein Druckunterschied anliegt, verformt sich dieses Sensorelement leicht.Diese Verformung verursacht eine kleine Widerstandsänderung und erzeugt ein sehr schwaches elektrisches Signal, das den ausgeübten Druck darstellt.

Dieses schwache Signal wird zunächst an den Dünnschicht-Temperaturkompensations- und Verstärkungsstufenblock Nr. 1 gesendet.Hier werden Dünnschichtwiderstände eingesetzt, um durch Temperaturänderungen verursachte Fehler zu korrigieren und so eine stabile Ausgabe über einen weiten Betriebsbereich sicherzustellen.Gleichzeitig wird das Signal auf einen höheren Pegel verstärkt, sodass es präzise verarbeitet werden kann.Diese Phase ist von entscheidender Bedeutung, da die piezoresistiven Rohsignale zu klein und temperaturempfindlich sind, um direkt verwendet zu werden.

Als nächstes gelangt das Signal zur Verstärkungsstufe Nr. 2 und zur Massereferenz-Verschiebungsschaltung.Dieser Block verstärkt das Signal weiter und verschiebt seine Referenz, sodass die Ausgangsspannung innerhalb eines nutzbaren Bereichs über der Erde bleibt.Dadurch beginnt der Ausgang nicht bei 0 V, sondern bei einem kleinen Offset, sodass der Sensor niedrige Drücke klar darstellen kann, während er bei vollem Druck immer noch nahe der Versorgungsspannung liegt.

Der Vs-Eingang (Versorgungsspannung) versorgt alle internen Blöcke mit Strom, während GND als Referenzpunkt für das Ausgangssignal dient.Das endgültige aufbereitete Signal erscheint bei Vout, einer linearen Analogspannung proportional zum angelegten Differenzdruck.Das Diagramm zeigt auch, dass mehrere Pins je nach Gehäusetyp als „No Connects“ (N/C) gekennzeichnet sind, was bedeutet, dass sie intern nicht verbunden sind und ungenutzt bleiben sollten.Insgesamt erklärt dieses Schema, warum der MPX5010DP direkt an den ADC eines Mikrocontrollers angeschlossen werden kann, ohne dass externe Verstärkungs- oder Temperaturkompensationsschaltungen erforderlich sind.

MPX5010DP-Spezifikationen

Parameter	Wert
Hersteller	NXP Halbleiter
Serie	MPX5010
Sensortyp	Piezoresistiv Drucksensor
Drucktyp	Differenzial
Betrieb Druckbereich	0 bis 10 kPa (0 bis 1,45 psi)
Maximaler Druck	40 kPa (5,8 psi)
Ausgabetyp	Analoge Spannung
Ausgangsspannung Reichweite	0,2 V bis 4,7 V
Offsetspannung (Typisch)	0,20 V
Empfindlichkeit	450 mV/V
Genauigkeit	±5 % (voll Maßstab)
Linearität	±5 %
Reaktionszeit	1000 µs
Versorgungsspannung	4,75 V bis 5,25 V
Aktuell Verbrauch	Niedrig (typisch für MPX-Serie)
Betrieb Temperatur	−40 °C bis +125 °C
Temperatur Entschädigung	Ja (eingebaut)
Druckanschlüsse	Dual (P1, P2)
Port-Stil	Mit Widerhaken
Portgröße	Männlich, 4,93 mm (0,19 Zoll) Schlauch
Paket/Koffer	6-SIP-Modul
Montageart	Durchgangsloch
Kündigung Stil	PC-Pin
Gehäusematerial	Kunststoff
Körperlänge	29,46 mm
Körperbreite	10,67 mm
Körpergröße	28,7 mm
Feuchtigkeit Empfindlichkeitsstufe (MSL)	Nicht zutreffend
RoHS-Status	RoHS3-konform
ECCN	EAR99
HTS-Code	8542.39.00.01
Teilestatus	Aktiv

Betriebseigenschaften des MPX5010DP

Charakteristisch	Symbol	Min	Typ	Max	Einheit
Druckbereich	POP	0	—	10	kPa
Druckbereich	POP	0	—	1019,78	mm H₂O
Versorgungsspannung	VS	4,75	5,0	5.25	Vdc
Versorgungsstrom	IO	—	5,0	10	mAdc
Mindestdruck Offset (0 bis 85 °C) bei VS = 5,0 V	Voff	0	0,2	0,425	Vdc
Vollbild Ausgang (0 bis 85 °C) bei VS = 5,0 V	VFSO	4.475	4.7	4.925	Vdc
Volle Spanne (0 bis 85 °C) bei VS = 5,0 V	VFSS	4.275	4.5	4.725	Vdc
Genauigkeit (0 bis 85 °C)	—	—	—	±5,0	%VFSS
Empfindlichkeit	V/P	—	450	—	mV/V
	V/P	—	4.413	—	mV/mm H₂O
Reaktionszeit	tR	—	1,0	—	Frau
Ausgabequelle Strom bei voller Leistung	IO+	—	0,1	—	mAdc
Aufwärmzeit	—	—	20	—	Frau
Offset-Stabilität	—	—	±0,5	—	%VFSS

MPX5010DP-Funktionen

• 5,0 % maximaler Fehler über 0 °C bis 85 °C – Der MPX5010DP bietet einen maximalen Fehler von nur ±5,0 % über den Temperaturbereich von 0 °C bis 85 °C.Dies gewährleistet zuverlässige und wiederholbare Druckmessungen für die meisten Standardbetriebsumgebungen.

• Ideal geeignet für Mikroprozessor- oder Mikrocontroller-basierte Systeme – Der Sensor bietet einen analogen Spannungsausgang mit hohem Pegel, der direkt von einem ADC-Eingang gelesen werden kann.Dies vereinfacht das Systemdesign, da keine externe Verstärkung oder komplexe Signalaufbereitung erforderlich ist.

• Robustes Gehäuse aus Epoxid-Unibody und Thermoplast (PPS) – Das Epoxid-Unibody- und PPS-Gehäuse schützt das interne Sensorelement vor mechanischer Beanspruchung, Vibration und Umwelteinflüssen und verbessert so die langfristige Zuverlässigkeit.

• Temperaturkompensiert von –40 °C bis +125 °C – Interne Kompensationskreise reduzieren temperaturbedingte Drift und ermöglichen stabile und genaue Druckmesswerte auch in rauen thermischen Umgebungen.

• Patentierter Silizium-Scherspannungs-Dehnmessstreifen – Der Silizium-Scherspannungs-Dehnmessstreifen wandelt die Membranverformung in ein präzises elektrisches Signal um und verbessert so die Empfindlichkeit, Linearität und Wiederholbarkeit.

• Erhältlich in Differenz- und Manometerkonfigurationen – Die MPX5010-Sensorfamilie unterstützt mehrere Druckmessarten.Die Variante MPX5010DP ist speziell für die Differenzdruckmessung zwischen zwei Anschlüssen konzipiert.

• Erhältlich in den Konfigurationen Surface-Mount (SMT) oder Through-Hole (DIP) – Mehrere Gehäuseoptionen ermöglichen eine flexible PCB-Integration sowohl für die automatisierte Montage als auch für traditionelle Through-Hole-Designs.

• Hochpegeliger, linearer Analogausgang – Die Ausgangsspannung ändert sich linear mit dem ausgeübten Druck, was Druckberechnungen vereinfacht und die Softwarekomplexität während der Signalverarbeitung reduziert.

• Schnelle Reaktionszeit – Mit einer typischen Reaktionszeit von etwa 1 ms eignet sich der Sensor für Anwendungen, die eine schnelle Erkennung von Druckänderungen erfordern, wie z. B. Luftstromüberwachungs- und -steuerungssysteme.

• Geringer Stromverbrauch – Der Sensor arbeitet mit geringem Stromverbrauch und eignet sich daher für stromempfindliche eingebettete und batteriebetriebene Anwendungen.

• Ratiometrischer Ausgang mit Versorgungsspannung – Die Ausgangsspannung skaliert proportional zur Versorgungsspannung und trägt so zur Aufrechterhaltung der Messgenauigkeit bei Verwendung mit ratiometrischen ADC-Systemen bei.

• Widerhaken-Druckanschlüsse in Industriequalität – Die axialen Druckanschlüsse sind für den sicheren Anschluss von Standard-Industrieschläuchen konzipiert, wodurch das Risiko von Lecks verringert und die Messstabilität verbessert wird.

• Minimale externe Komponenten erforderlich – Integrierte Signalaufbereitung und Temperaturkompensation reduzieren die Anzahl der benötigten externen Komponenten, vereinfachen das Schaltungsdesign und verbessern die Zuverlässigkeit des Gesamtsystems.

So verwenden Sie den Drucksensor MPX5010DP

Der MPX5010DP ist ein integrierter Differenzdrucksensor, der für genaue Niederdruckmessungen mit einem linearen Analogausgang entwickelt wurde.Es wird häufig in Luftstrom-, Füllstandsmess- und HVAC-bezogenen Anwendungen verwendet und kann aufgrund seines Betriebs mit einer einzigen 5-V-Versorgung direkt mit Mikrocontrollern wie Arduino verbunden werden.

Physisch gesehen wird der MPX5010DP in einem nicht standardmäßigen Kunststoffgehäuse mit seitlich angebrachten Stiften und zwei Schlauchanschlussanschlüssen geliefert.Über diese Anschlüsse kann der Sensor die Druckdifferenz zwischen zwei Punkten messen.Im Inneren des Gehäuses erfasst ein piezoresistives Silizium-Sensorelement den Differenzdruck, während ein interner Signalaufbereitungsschaltkreis diese mechanische Änderung in ein sauberes, massebezogenes Spannungssignal umwandelt.Wie im Übertragungsfunktionsdiagramm dargestellt, steigt die Ausgangsspannung linear mit Differenzdruck.Selbst im drucklosen Zustand funktioniert der Sensor Bietet eine kleine Offsetspannung, die zur Verbesserung der Genauigkeit und des Rauschens beiträgt Immunität.Die typische Beziehung zwischen Druck (kPa) und Leistung Spannung ermöglicht Benutzern die präzise Berechnung von Druckwerten mithilfe von a einfache lineare Gleichung.

Im praktischen Einsatz wird der MPX5010DP über die 5-V- und GND-Pins des Arduino mit Strom versorgt und sein analoger Ausgang ist mit einem analogen Eingangspin verbunden.Der ADC des Mikrocontrollers wandelt diese Spannung dann in einen digitalen Wert um und ermöglicht so eine Drucküberwachung und -verarbeitung in Echtzeit in eingebetteten Systemen.

MPX5010DP-Anwendungen

• Luftstrommesssysteme

• HVAC-Drucküberwachung

• Medizinische Beatmungsgeräte

• Belüftungs- und Luftkanaldruckerkennung

• Flüssigkeitsstandmessung mittels Druckdifferenz

• Industrielle Prozesskontrolle

• Filterverstopfungserkennung

• Pneumatische Steuersysteme

• Umgebungsüberwachungsgeräte

• Labor- und Testinstrumentierung

Vergleich: MPX5010DP vs. MPX5010GS

Parameter	MPX5010DP	MPX5010GS
Drucktyp	Differenzial Drucksensor	Manometerdruck Sensor
Druckbereich	0 bis 10 kPa	0 bis 10 kPa
Referenz Druck	Unterschied zwischen zwei Häfen	Verweist auf Umgebungsatmosphäre
Druckanschlüsse	Zwei Ports (P1 und P2)	Ein Druck Anschluss + Entlüftung zur Atmosphäre
Ausgabetyp	Analog, linear	Analog, linear
Versorgungsspannung	5,0 V (einzeln Versorgung)	5,0 V (einzeln Versorgung)
Ausgangsspannung Reichweite	~0,2 V bis ~4,7 V (typisch)	~0,2 V bis ~4,7 V (typisch)
Empfindlichkeit	~450 mV/kPa	~450 mV/kPa
Typisch Anwendungen	Luftstrom, Filter Überwachung, Differenzdruckmessung	Barometrisch, Flüssigkeitsstand, Manometerdruckmessung
Messung Methode	Maßnahmen Druckunterschied zwischen zwei Punkten	Maßnahmen Druck relativ zum Atmosphärendruck

Mechanische Abmessungen des MPX5010DP

Hersteller

NXP nutzt bei der Herstellung des MPX5010DP fortschrittliche MEMS- und Mixed-Signal-Fertigungsfähigkeiten und kombiniert präzise Silizium-Mikrobearbeitung mit On-Chip-Signalaufbereitung, um stabile, werkseitig kalibrierte Drucksensoren zu liefern.Das Sensorelement wird mithilfe hochvolumiger Siliziumverarbeitungstechniken hergestellt, die eine enge Toleranzkontrolle gewährleisten, während integrierte analoge Schaltkreise für Temperaturkompensation, Linearisierung und Verstärkung auf Waferebene sorgen.Die automatisierten Montage- und Verpackungsprozesse von NXP verkapseln den MEMS-Chip sicher in einem robusten Dual-Port-Kunststoffgehäuse und ermöglichen so eine zuverlässige Differenzdruckmessung, konstante Leistung über Produktionschargen hinweg und Langzeitstabilität für Industrie-, Automobil- und medizinische Anwendungen.

Fazit

Der MPX5010DP ist ein zuverlässiger Differenzdrucksensor für Niederdruckmessanwendungen.Sein integriertes Design macht eine externe Verstärkung und Temperaturkompensation überflüssig, was das Schaltungsdesign vereinfacht und gleichzeitig eine gleichbleibende Genauigkeit und Linearität beibehält.In diesem Artikel wurden wichtige Aspekte wie Spezifikationen, Betriebseigenschaften, Pinbelegungsdetails, interner Signalfluss und praktische Verwendung untersucht, um ein umfassendes Verständnis dafür zu vermitteln, wie der Sensor funktioniert und wo er am besten eingesetzt wird.

Datenblatt PDF

MPX5010DP Datenblatt:

Häufig gestellte Fragen [FAQ]

1. Wie berechnet man den Druck aus der Ausgangsspannung des MPX5010DP?

Der Druck wird mithilfe der linearen Übertragungsfunktion des Sensors berechnet, wobei die Ausgangsspannung proportional zum angelegten Differenzdruck ist.Subtrahieren Sie die Offsetspannung und dividieren Sie sie durch die Empfindlichkeit, um den Druck in kPa zu erhalten.

2. Kann der MPX5010DP mit 3,3-V-Mikrocontrollern verwendet werden?

Nein, der MPX5010DP benötigt eine 5-V-Versorgung.Bei Verwendung mit 3,3-V-ADCs ist ein Spannungsteiler oder ein externer ADC mit einem höheren Eingangsbereich erforderlich.

3. Muss der MPX5010DP vor der Verwendung kalibriert werden?

Die Werkskalibrierung ist bereits durchgeführt.Allerdings kann die Kalibrierung auf Systemebene die Genauigkeit verbessern, indem sie Schlauchverluste, Montageausrichtung oder ADC-Referenzfehler ausgleicht.

4. Was passiert, wenn der Druck den Nennbereich überschreitet?

Drücke über dem Maximalwert können die Sensormembran dauerhaft beschädigen.Bauen Sie immer einen mechanischen oder Softwareschutz ein, um Überdruck zu verhindern.

5. Kann der MPX5010DP den Luftstrom direkt messen?

Nein, es misst den Druckunterschied.Der Luftstrom wird indirekt anhand des Druckabfalls über eine bekannte Drosselstelle wie eine Öffnung oder ein Venturi berechnet.

6. Wird der MPX5010DP durch die Sensorausrichtung beeinflusst?

Ja, die Montageausrichtung kann die Messwerte aufgrund der Schwerkraft und der Rohrbeanspruchung leicht beeinflussen.Um eine optimale Genauigkeit zu erzielen, halten Sie den Sensor fest und spannungsfrei.

7. Wie kann das Rauschen bei MPX5010DP-Messungen reduziert werden?

Verwenden Sie eine ordnungsgemäße Erdung, kurze Signalleitungen, Entkopplungskondensatoren und Software-Mittelwertbildung, um elektrisches Rauschen und ADC-Schwankungen zu minimieren.

8. Können Flüssigkeiten direkt an die Druckanschlüsse angeschlossen werden?

Direkter Flüssigkeitskontakt wird nicht empfohlen.Verwenden Sie einen Luftspalt, eine Membran oder eine Isolationskammer, um den Sensor vor Feuchtigkeitsschäden zu schützen.