Sensorik/Aktorik

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9.5.2 Codierte Wegmeßverfahren • Nachteil des Inkrementalverfahrens: Zählfehler verfälschen alle nachfolgenden Messungen • deshalb codierte Verfahren, bei dem jeder Position ein codiertes elektrisches Signal zugeordnet ist • Gray-Code: beim Übergang zur nächsten Zahl ändert sich nur ein Bit → kein unsicherer Übergangsbereich, wenn noch nicht alle Bits neu gesetzt wurden • Nachteil hier: mehr Aufwand, da viele Abtastspuren 9.6 Ultraschallverfahren • Radargleichung (punktförmiger Sender und Reflektor): I = σI 0 (r 0 /r) 4 • Abstandsmessung über Laufzeit eines Pulses • Zeitfenster für Bewegungserkennung und Elimination von Störungen • ermöglicht durch Signalverarbeitung die Unterscheidung verschieden großer Objekte oder das Erkennen der Bewegungsrichtung 9.6.1 Bewegungserkennung mit dem Dopplerverfahren • Phasendifferenz zwischen Sende- und Empfangssignal φ = 2ωl/c mit ω = 2πf Send • Änderung der Phase durch Bewegung: ˙φ = ∂φ ∂l ˙l + ∂φ ˙ω ∂ω (19) = 2ω c − v v + 2l ˙ω c (20) • Bestimmung des Abstands zum ruhenden Objekt durch Frequenzmodulieren • Erzeugung des Signals mit Ultraschallwandlern: elektrostatisch, piezoelektrisch oder elektromagnetisch 9.7 Drehzahlsensoren 9.7.1 Wirbelstromdrehzahlmesser • Permanentmagnet erzeugt ein Magnetfeld, das durch einen Luftspalt über eine Scheibe geschlossen wird • im Luftspalt nichtmagnetische Scheibe, in die Wirbelströme induziert werden • dadurch wird sie mit einem Moment belastet, aber durch eine Spiralfeder zurückgehalten • Auslenkung der Scheibe ist Maß für die Drehzahl • Anwendung: im Tachometer • Genauigkeit besser als 1% möglich 9.7.2 Permalloysensor • magnetisches Zahnrad vor Magnetfeldsensor • ergibt Schwingung, deren Frequenz proportional zur Drehrate ist 9.7.3 Kapazitiver Sensor • für Hochtemperaturanwendungen • Elektroden des Kondensators sitzen nebeneinander • wenn ein Teil des drehenden Objekts (z.B. Turbinenschaufel) sicht nähert, ändert sich die Kapazität • Vorteil: auch für Kunststoff oder Keramik geeignet 32
9.7.4 Weitere Verfahren • Gleichstrommotor • optisch: Strichscheibe oder Stroboskop • magnetisch 9.8 Taktile Sensoren • mit allen folgenden Sensoren ist die Position des Objekts auf einer größeren Fläche bestimmbar: • Ultraschall • magnetisch: Magnete in einer Elastomermatrix werden bei Druck näher an die Sensoren gebracht • Kontaktfläche: Elektrisch leitfähiges Elastomer wird von Gitter über der Elektrode auf Abstand gehalten, bei Druck kommt es zum Kontakt • optisch (Reflexion) • piezoresistiv: Elastomer mit leitfähigen Partikeln ändert seinen Widerstand unter Druck • piezoelektrisch • kapazitiv: Elektroden auf der Ober- und Unterseite eines Elastomers 9.9 Füllstand 9.9.1 Druckaufnehmerprinzip • hydrostatische Füllstandsmessung • Druck der Flüssigkeitssäule auf den Druckaufnehmer wird gemessen 9.9.2 Lotsysteme • kapazitive Systeme • eine Elektrode ist stabförmig und wird in die Flüssigkeit eingetaucht 9.9.3 Radiometrische Detektion • Füllstandsmessung durch Behälterwand • Gammastrahler auf der einen Seite des Behälters, entsprechender Detektor auf der anderen • verfahrenstechnische Großanlagen; keine zu kleinen Behälterdurchmesser oder zu großen Wandstärken 9.9.4 Mikrowellen • wenig Einfluß von Temperatur und Druck • Reflexion an der Flüssigkeitsoberfläche • Messung der Signallaufzeit 10 Chemosensorik • Messung der Grundgröße Konzentration • Selektivität wichtig: Eine Molekülsorte aus einer Vielzahl von anderen • Wandlung in elektrische Größen: – Detektion von Ladungen (Ionen) durch Stromtransport oder Potential – Feldeffekte (ISFET) – Änderung der Oberflächenzustände oder Austrittsarbeit durch Adsorption – kalorimetrisch (Reaktionsenthalpien) – optisch: Floureszenz, Absorption 33
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Seite 3 und 4: 7.9 Thermische Meßverfahren (Hitzd
Seite 5 und 6: Meßkette: Weg des Signals durch ei
Seite 7 und 8: • Nachteil: mäßiges dynamisches
Seite 9 und 10: • Zwar haben Halbleiter den höhe
Seite 11 und 12: 4.7.2 Keramiken • Elektronen nich
Seite 13 und 14: 4.10 Quarzoszillator • Frequenzä
Seite 15 und 16: 5.2.2 Thermistorbolometer • Zeitk
Seite 17 und 18: 5.5 Laser-Interferometer • Aufbau
Seite 19 und 20: • k-Faktorn zwischen -153 (n-Si [
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Seite 25 und 26: 7.10 Herzzeitvolumen (Cardiac Outpu
Seite 27 und 28: 8.4 Magnetoresistive Sensoren • q
Seite 29 und 30: • Masse, Dichte • Kraft, Spannu
Seite 31: Wirbelstromaufnehmer • Induktions
Seite 35 und 36: - edel: E 0 > −0, 4V - unedel: E
Seite 37 und 38: 10.4.2 Glaselektroden • Gläser:
Seite 39 und 40: • Es bildet sich eine Überspannu
Seite 41 und 42: • Polarogramm zu positiven Werten
Seite 43 und 44: - ∆σ ∼ √ p X oder 3√ p X -
Seite 45 und 46: Biologisches Element Enzyme Rezepto
Seite 47 und 48: 13.5 Immobilisierung der Biokompone
Seite 49 und 50: pH-Messung: pH-Veränderung bei ein

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