Sensoren und Sensorsignalauswertung

Kompendium Messtechnik und Sensorik, Teil 6

Jörg Böttcher

• Verlag: Books on Demand
• Jahr: 2019
• eBook-ISBN: 9783749469703
• Auflage: 1
• Thema: Technik & Maschinenbau
• Thema: Elektrotechnik & Telekommunikation

Das E-Book behandelt in kompakter Form grundsätzliche Ausführungsformen von Sensoren sowie insbesondere die Auswertung resistiver, kapazitiver und induktiver Sensoren in folgenden Abschnitten: - Ausführungsformen von Sensoren- Auswertung resistiver Sensoren- Brückenschaltungen für resistive Sensoren- Auswertung kapazitiver und induktiver Sensoren- Brückenschaltungen für kapazitive und induktive SensorenAußerdem ist ein Verzeichnis mit in der Messtechnik und Sensorik häufig verwendeten Abkürzungen enthalten.Es stellt den Teil 6 des Kompendiums Messtechnik und Sensorik dar. Das Kompendium versteht sich als Grundlagenüberblick zwischen rein akademischer Theorie und ausschließlich gerätebezogener Anwendungspraxis. Es möchte auf effiziente Art das notwendige Basis-Know-how vermitteln, um messtechnische Aufgabenstellungen auf einer fundierten Grundlage selbständig anzugehen. Es wendet sich einerseits an im Beruf stehende Ingenieure, Techniker und Naturwissenschaftler, die messtechnische Systeme einsetzen. Andererseits an Studierende und Lehrende in technischen Bachelor- und Masterstudiengängen bzw. an Techniker- und Meisterschulen.Zu den Kompendiumsinhalten ist ein Multiple Choice-Test unter www.messtechnik-und-sensorik.org frei verfügbar. Wer diesen besteht, kann ein vom Autor Prof. Dr.-Ing. Jörg Böttcher unterzeichnetes Fortbildungszertifikat gegen eine zusätzliche Gebühr erwerben.

Sensoren und Sensorsignalauswertung

Wir haben uns bislang in diesem Kompendium, was konkrete Messgrößen betrifft, vorwiegend mit der Messung von Spannung und Strom beschäftigt bzw. abgesehen von einem kleinen Ausflug in die Frequenzmessung auch mit der Bestimmung der elektrischen Leistung. Wir wollen im weiteren Verlauf des Kompendiums nun das Fachgebiet der Sensoren beleuchten.

Aufgrund der fast unüberschaubaren Anzahl verfügbarer Sensortypen und der sehr dynamischen Marktentwicklung macht es für uns keinen Sinn, konkrete Sensormuster einzelner Hersteller zu studieren. Wir wollen uns vielmehr für einige sehr wichtige Messgrößen ansehen, welche grundlegenden physikalischen Prozesse in den Sensoren mehrheitlich zur Anwendung kommen. Die nachfolgenden Kapitel behandeln dazu jeweils pro Kapitel eine Messgrößengruppe aus physikalisch verwandten Messgrößen.

Zuvor wollen wir uns jedoch in diesem Kapitel mit grundsätzlichen Ausführungsformen von Sensoren beschäftigen und uns überlegen, wie wir Sensorsignale auswerten können.

Ausführungsformen von Sensoren

Der Begriff Sensor - auch als „Messaufnehmer“ oder schlicht „Aufnehmer“ bezeichnet - bezieht sich auf eine Komponente, die eine nichtelektrische Messgröße in ein elektrisches Primärsignal umwandelt, das dann mit weiteren Elektroniken weiterverarbeitet werden kann. Wir hatten uns dies bereits im Rahmen unserer einführenden Betrachtungen (siehe erstes Kapitel) überlegt.

Bei einigen Messgrößen hat sich der zugehörige Sensormarkt dabei aufgeteilt: Der eigentliche physikalische (mitunter auch chemische) Prozess, der für die Generierung des elektrischen Primärsignals zuständig ist, wird in Form eines meist relativ kompakten Bauelements ausgeführt. Dieses ist oftmals, jedoch nicht immer, so gebaut, dass es direkt auf elektronischen Leiterplatten montiert werden kann. Teilweise werden hierzu auch im Bereich elektronischer Bauelemente standardisierte Gehäusebauformen verwendet. In Bild 1 ist ein solches Sensorelement, das im Englischen „Sensor Device“ bzw. „Transducer“ heißt, grafisch angedeutet.

Den Herstellern derartiger Sensorelemente stehen Hersteller gegenüber, die diese dann mit anwendungsspezifischen Gehäusen versehen, Auswerteelektroniken integrieren, Kabel bzw. Anschlussklemmen ergänzen etc. Sie produzieren installationsfertige Sensoren. Hersteller installationsfertiger Sensoren gibt es deutlich mehr als solche für „nackte“ Sensorelemente, was daran liegt, dass letztere immer häufiger mit modernen Mikrotechnologien aus dem Umfeld der Chipherstellung gefertigt werden, was wiederum entsprechende Unternehmensgrößen voraussetzt.

Bild 1: Sensorelement

Im Wesentlichen kommen heute folgende Fertigungstechnologien bei der Herstellung von Sensorelementen zur Anwendung:

• Feinmechanik:

Hierunter fallen „klassische“ Werkstückbearbeitungsmethoden primär mit Werkzeugmaschinen wie Drehen, Fräsen, Erodieren, Pressen, Hämmern etc.

• Spritzgießen:

Dieses besteht aus dem Verflüssigen eines Werkstoffs (meist Kunststoff) und dem anschließenden Einspritzen in eine Form, um dreidimensionale Teile zu fertigen.

• Schweißen:

Dies ist das dauerhafte Fügen zweier Werkstoffe mit unterschiedlichsten Schweißverfahren wie Autogenschweißen (Schmelzschweißen), Lichtbogenschweißen, Laserschweißen, Ultraschallschweißen etc.

• Mikrotechnologien:

Unter diesem Begriff werden Verfahren subsummiert, die zur Herstellung Chip-ähnlicher, miniaturisierter ...

Inhaltsverzeichnis

• Vorwort
• Sensoren und Sensorsignalauswertung
• Abkürzungen aus der Messtechnik und Sensorik
• So geht es weiter
• Multiple Choice-Test und Fortbildungszertifikat
• Impressum