Inhaltsverzeichnis VII

Transkript

1 Inhaltsverzeichnis 1 Einführung in die Sensorik und in die elektronische Messtechnik Sensortypen Standardsensoren Messtechnische Grundbegriffe Analoge und digitale Messgeräte Strom und Spannung Widerstände Kalibrieren von Mess- und Prüfmitteln Analoge und digitale Messwerterfassung Aufbau einer analogen Messkette Aufbau einer digitalen Messkette Erfassung und Verarbeitung von Messdaten Steuern, Regeln und Visualisieren Messfehler Fehlerarten Fehlerquellen Einflussfehler Fehlerfortpflanzung Auswahlkriterien für Messeinrichtungen Bauelemente der elektronischen Messwerterfassung Analoge Verstärkerfamilien Interner Schaltungsaufbau von Operationsverstärkern Betriebsarten eines Operationsverstärkers Übertragungscharakteristik bei Operationsverstärkern Invertierende Betriebsart Nicht invertierender Betrieb Spannungsabhängige Stromgegenkopplung Stromabhängige Spannungsgegenkopplung Stromabhängige Stromgegenkopplung VII

2 VIII Inhaltsverzeichnis 2.2 Lineare und nicht lineare Verstärkerschaltungen Addierer bzw. Summierer Operationsverstärker als Integrator Differenzierer mit Operationsverstärker Differenzverstärker oder Subtrahierer Instrumentenverstärker Spannungs- und Strommessung Komparator und Schmitt-Trigger Einfacher Spannungsvergleicher Spannungsvergleicher im gesättigten Verstärkerbetrieb Window-Komparator Dreipunktkomparator Schmitt-Trigger Schmitt-Trigger in nicht gesättigter Betriebsart Komparator mit Kippverhalten Messbrücken Unbelasteter Spannungsteiler Belasteter Spannungsteiler Brückenschaltung Einfache Kapazitätsmessbrücke Wien- und Wien-Robinson-Brücke Maxwell-Brücke Schering-Brücke Maxwell-Wien-Brücke Frequenzunabhängige Maxwell-Brücke Analogschalter Schalterfunktionen der Analogschalter Operationsverstärker mit digitaler Ansteuerung Sample & Hold-Schaltungen Analog-Digital- und Digital-Analog-Wandler Aufbau eines Datenerfassungssystems Messdatenerfassung ohne Abtast- und Halteeinheit Zeitmultiplexe Messdatenerfassung mit Abtast- und Halteeinheit Simultane Messdatenerfassung mit Abtast- und Halteeinheit Antialiasing-Filter Systeme zur Signalabtastung Theorem zur Signalabtastung AD- und DA-Wandler Natürlicher Binärcode Komplementärer Binärcode Codes für AD- und DA-Wandler BCD-Codierung

3 Inhaltsverzeichnis IX Spezifikationen von Datenumsetzern Relative Genauigkeit bei Wandlersystemen Absolute Genauigkeit bei Wandlern Digital-Analog-Wandler Übertragungsfunktion Aufbau und Funktion eines DA-Wandlers R2R-DA-Wandler DA-Wandler mit externen Widerständen Analog-Digital-Wandler AD-Wandler nach dem Zählverfahren AD-Wandler mit Nachlaufsteuerung AD-Wandler mit stufenweiser Annäherung Single-Slope-AD-Wandler Dual-Slope-AD-Wandler Spannungs-Frequenz-Wandler Temperatursensoren Grundsätzliches über Temperaturerfassung Temperaturabhängige Effekte Temperaturabhängige Widerstände NTC-Widerstände oder Heißleiter Daten, Bauformen und Technologie von Heißleitern Linearisierung von Heißleiter-Kennlinien Verstärkerschaltungen für linearisierte Heißleiter PTC-Widerstände Schutzschaltungen mit Kaltleitern Temperaturschalter von 10 Cbis +100 C Temperaturschalter mit Fühlerüberwachung LED-Thermometer Integrierter Wandlerbaustein ICL7106 und ICL Externe Komponenten des ICL7106 und ICL Integrierende AD-Wandler mit dem ICL7106 und ICL Thermoelemente Thermoelektrischer Effekt Messungen mit Thermoelementen Verstärker für Thermoelemente Widerstandsthermometer mit Pt100 bzw. Ni Pt100-Widerstandsthermometer Ni100-Widerstandsthermometer Silizium-Temperatursensor als Pt100-Ersatz Anschluss eines Widerstandsthermometers Vermeidung elektromagnetischer Störanfälligkeit

4 X Inhaltsverzeichnis Erdschleifen, Erdung und abgeschirmte Leitungen Wärmeflussaufnehmer Messung mechanischer Größen mit Temperatursensoren Füllstandsmessung Messung der Strömungsgeschwindigkeit Mikrobrücken-Luftstromsensoren Heißfilm-Luftmassensensor Hitzdraht-Luftmassensensor OptischeSensoren Eigenschaften und Ausführungsformen Hellempfindlichkeit Technologie der Photodioden Anwendungen von Photodioden Photowiderstand Messschaltung mit einem Photowiderstand Dämmerungsschalter Phototransistor Automatische Garagenbeleuchtung mit Phototransistor Photoelement Aktive Optoelektronik Emitterbauelemente Laserdioden (Halbleiter-Laser) Leuchtdioden Optokoppler Lichtschranken und optoelektronische Abtastsysteme Einweglichtschranken Sonderformen von Einweglichtschranken Reflexionslichtschranken Reflexionslichttaster Erfassung glänzender Objekte Lichttaster mit Hintergrundausblendung Bohrerbruchkontrolle mittels Lichtschranke Optische Entfernungsmessung Optische Drehwinkel- und Positionserfassung Absolut-Drehwinkelgeber Gabellichtschranken Inkrementale Drehgeber Signalauswertung

5 Inhaltsverzeichnis 1 5 Feuchtesensoren Physikalische Messverfahren Zweckmäßige Messmethoden Methoden der Feuchtegehaltsbestimmung Indirekte Messverfahren Labormessverfahren höherer Genauigkeit Physikalische Zusammenhänge Definition des Wasserdampf-Partialdrucks Taupunkt Relative Feuchte in Gasen Relative Feuchte in Flüssigkeiten Aufbau und Funktionsweise eines Aluminiumoxid-Feuchtesensors Anwendung von Aluminiumoxid-Feuchtesensoren Temperatur- und Druckverhalten Realisierung von Feuchtemessung Einfache Messschaltung mit Feuchtesensor Feuchteabhängige Steuerung Sachverzeichnis

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