Mikrocomputerkompatibles kapazitives Sensorsystem

Transkript

1 Mikrocomputerkompatibles kapazitives Sensorsystem

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3 Steuern Systemtheorie

4 Regeln =Datei:R_S_Block.svg&filetimestamp=

5 Was ist ein Sensor? Ein Sensor (von lateinisch sentire,, dt. fühlen oder empfinden ),(Messgrößen )) Aufnehmer oder (Mess )Fühler ist ein technisches Bauteil, das bestimmte physikalische oder chemische Eigenschaften (z. B.: Wärmestrahlung, Temperatur, Feuchtigkeit, Druck, Schall, Helligkeit oder Beschleunigung) ) und/oder die stoffliche Beschaffenheit seiner Umgebung qualitativ oder als Messgröß öße quantitativ erfassen kann. Diese Größ ößen werden mittels physikalischer oder chemischer Effekte erfasst und in weiterverarbeitbare Größ ößen (meist elektrische Signale) umgeformt.

6 Arten von Sensoren 1 Sensoren nach Messprinzip 1.1 Resistive Sensoren 1.2 Induktive Sensoren Differentialtransformator Induktive Wegaufnehmer Wirbelstromsensoren Induktive Näherungsschalter 1.3 Magnetfeldsensoren 1.4 Magnetoelastische Sensoren 1.5 Kapazitive Sensoren 1.6 Piezoelektrische Sensoren 1.7 Optoelektronische Sensoren 1.8 Elektrochemische Sensoren 1.9 Temperatursensoren

7 Was ist ein idealer Sensor? Soll streng selektiv nur auf die interessierende Größ öße e reagieren Diese möglichst m fehlerfrei abbilden, großer Messbereich mit hoher Auflösung, ohne Linearitätsfehler, tsfehler, Drift, ohne Eigenrauschen Rückwirkungsfreie Informationsübertragung Möglichst wenige Leitungen, datensichere Verbindung mit dem übergeordneten informationsverarbeitenden System Möglichst intelligente Schnittstelle für f r Anpassung an veränderliche Aufgabenstellungen Störsicher gegenüber Umweltbelastungen Geringe mechanische Abmessungen Möglichst niedriger Energiebedarf Sofortige Einsatzbereitschaft nach Inbetriebnahme Auftretende Störungen selbst erkennen und weitermelden Austauschbarkeit, Verfügbarkeit Kostengünstige nstige Herstellung und hohe Lebensdauer

8 Aktive Aufnehmer erzeugen aufgrund des Messprinzips ein elektrisches Signal, z. B. elektrodynamisch oder piezoelektrisch. Dabei wird keine elektrische Hilfsenergie benötigt; in Blick auf die Energieverwendung handelt es sich um passive Sensoren. Mit diesen Sensoren ist oft bedingt durch die physikalischen Prinzipien jedoch nur eine Änderung der Messgröße detektierbar, da im statischen und quasistatischen Zustand keine Energie geliefert werden kann. Eine Ausnahme ist z. B. das Thermoelement, das auch bei konstanter Temperaturdifferenz ständig Spannung erzeugt. Außerdem sind aktive Aufnehmer in Umkehrung des physikalischen Messprinzips auch als Aktoren nutzbar, z. B. ein dynamisches Mikrofon kann auch als Lautsprecher verwendet werden. Passive Aufnehmer enthalten passive Bauteile, deren Parameter durch die Messgröße verändert werden. Durch eine Primärelektronik werden diese Parameter in elektrische Signale umgeformt. Dabei wird eine von außen zugeführte Hilfsenergie benötigt. Bei Zusammenfassung des Aufnehmers mit der umformenden Stufe in den Begriff Sensor kann von aktiven Sensoren gesprochen werden. Mit diesen ist es möglich, statische und quasistatische Messgrößen zu bestimmen. Aus diesem Grund ist die überwiegende Zahl der Aufnehmer passiver Bauart. Beispiele sind Wägezellen oder Widerstandsthermometer. Moderne Sensoren verfügen oft über eine umfangreiche Sekundärelektronik, die über von außen zugeführte Energie betrieben wird. Dennoch sind nicht alle diese Sensoren aktiv, vielmehr muss das Messverfahren selbst betrachtet werden.

9 Mikrocomputerkompatibles kapazitives Sensorsystem Modulares, erweiterbares, in verschiedene Prozesse integrierbares Sensorsystem bisher schwer zu erfassende Größ ößen können k kostengünstiger nstiger einer Informationsverarbeitung zugeführt werden

10 Industrieprojekt angewandte Forschung Havariemelder: unkontrollierter Wasseraustritt aus Waschmaschine Füllstandssensoren

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16 Trigger Ein Trigger ist eine Schaltung,, die bei einem auslösenden senden Ereignis einen Impuls (Triggerimpuls) oder einen Schaltvorgang (Schaltflanke) erzeugt. Triggerung

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22 Literatur / Quellen H. H. Seidel: Wiss. Zeitschrift der TH KMST 27(1985)4, 553 ff. T. F. et al.: G4 Bericht 3 Wirtschaftspatente