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E-Book

Industriesensorik

Sensortechnik und Messwertaufnahme

AutorEdmund Schiessle
VerlagVogel Communications Group GmbH & Co. KG
Erscheinungsjahr2016
Seitenanzahl633 Seiten
ISBN9783834362117
FormatPDF
KopierschutzWasserzeichen/DRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis39,99 EUR
Die Sensortechnik ist eine Schlüsseltechnologie für das Messen, Steuern und Regeln von mechatronischen Systemen in der Automation, besonders in der Produktions- und Verfahrenstechnik. Vor allem in Verbindung mit Industrie 4.0 und der Konnektivität von Maschinen (M2M) kommt der Sensorik in der industriellen Produktion eine besondere Bedeutung zu. Damit Maschinen miteinander kommunizieren und beispielsweise Fehler melden können, müssen sensorische Systeme in der Lage sein, die unterschiedlichsten Bedarfsformen zu erfassen. Das Buch beschreibt die Entwicklung und die praktische Anwendung der wichtigsten Sensoren. Durch anwendungsbezogene Fehleranalysen von Messsystemen, Sensoren und Sensorsystemen, jeweils ergänzt durch viele detaillierte, vollständig durchgerechnete Anwendungsbeispiele, eignet sich das Buch nicht nur für Studenten, sondern auch für Ingenieure und Techniker verschiedener Fachrichtungen, die sich mit Sensoren in ihrer Fort- und Weiterbildung oder in ihrer aktuellen beruflichen Tätigkeit befassen müssen. - Begriffe der Sensormesstechnik, Sensorfertigung und Sensoranwendung - Mechanoresistive elektro - und mikroelektromechanische Sensoren - Elektromagnetische Induktionssensoren - Induktive elektromechanische Sensoren - Elektromechanische Wirbelstromsensoren - Induktive Positionssensoren (Näherungsschalter, Initiatoren) - Magnetfeldsensoren - Mikrowellensensoren - Magnetoelastische elektro - und mikroelektromechanische Sensoren - Kapazitive elektromechanische und mikroelektromechanische Sensoren - Piezoelektrische elektro - und mikroelektromechanische Sensoren - Optoelektronische Sensoren - Temperatursensoren und Ultraschallsensoren - Pneumatische Sensoren - Kernstrahlungssensoren - Chemische Sensoren und Biologische Sensoren Zudem neu in dieser Auflage: - Intelligente Sensoren (Smart-Sensoren)- Bussysteme, Schnittstellen und Sensorenetze - RFIDS-System - Akustische Wellensensoren (AW-Sensoren, 'acoustic wave') - Micro Energy Harvesting (MEH) in der Sensorik - Weiterentwicklungen von Sensoren und Trends - Sensorik in der Industrie 4.0

Prof. Dipl.-Phys. Dipl.-Ing. EDMUND SCHIESSLE studierte nach seiner Lehre und Industrietätigkeit als Elektronikmechaniker an der Fachhochschule München Maschinenbau, danach an den Universitäten München und Tübingen Physik mit Nebenfach Elektronik. Ab September 1979 war er als Elektronik-Entwicklungsingenieur auf dem Gebiet der Messwertaufnehmer und Sensorentwicklung im Elektronik-Messzentrum der Daimler Benz AG (Mercedes-Benz AG) tätig. Während dieser Zeit entstanden eine Reihe von Patenten auf dem Gebiet der Sensor- und Elektrotechnik. Zusätzlich war er in der beruflichen Aus- und Weiterbildung der Fa. Mercedes-Benz AG als Referent und Koordinator für Kurse über elektrische Messtechnik zuständig. Seit März 1991 ist er Professor für Grundlagen der Elektrotechnik, Elektrische Messtechnik und Sensorik im Studiengang Mechatronik an der Fachhochschule Aalen.

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Kapitelübersicht
  1. Vorwort und Inhaltsverzeichnis
  2. 1 Grundbegriffe der Sensormesstechnik, Sensorfertigung und Sensoranwendung
  3. 2 Mechanoresistive Sensoren
  4. 3 Elektromechanische Induktionssensoren
  5. 4 Elektromechanische Induktivsensoren
  6. 5 Elektromechanische Wirbelstromsensoren
  7. 6 Induktive Positionssensoren (Näherungsschalter / Initiatoren)
  8. 7 Magnetfeldsensoren
  9. 8 Reedsensoren
  10. 9 Magnetoelastische Sensoren
  11. 10 Kapazitive Sensoren
  12. 11 Piezoelektrische Sensoren
  13. 12 Optische und optoelektronische Sensoren
  14. 13 Temperatursensoren
  15. 14 Schallsensoren (Schallmikrofon)
  16. 15 Pneumatische Sensoren
  17. 16 Kerntechnische Strahlungssensoren (kernphysikalische Sensoren)
  18. 17 Chemosensoren (chemische Sensoren)
  19. 18 Feuchtesensoren (Feuchtigkeitsensoren)
  20. 19 Biosensoren (biologische Sensoren)
  21. 20 Intelligente Sensoren (Smart-Sensoren)
  22. 21 Bussysteme, Schnittstellen, Sensornetze
  23. 22 RFIDS-System
  24. 23 Akustische Wellensensoren (AW-Sensoren, «acustic wave»)
  25. 24 Micro Energy Harvesting (MEH) in der Sensorik
  26. 25 Weiterentwicklungen von Sensoren und Trends
  27. 26 Sensorik in der Industrie 4.0
  28. Weiterführende Literatur
  29. Patentschriften des Autors zur Sensorik
  30. Stichwortverzeichnis
Blick ins Buch
Inhaltsverzeichnis
Vorwort und Inhaltsverzeichnis5
1 Grundbegriffe der Sensormesstechnik, Sensorfertigung und Sensoranwendung19
1.1 Systematik der Sensorsignale19
1.2 Vom Elementarsensor zum Sensorsystem21
1.3 Sensorterminologie und Sensortechnologie23
1.4 Messtechnische Begriffe der Sensorik24
1.5 Messabweichungen für Einzelmesswerte und Messwertverknüpfungen25
1.6 Messabweichungen bei Messketten35
1.7 Messtechnische Eigenschaften von Sensoren und Messmitteln35
1.8 Störsicherheit und Zuverlässigkeit63
1.9 Praktische Zusammenstellung und Auswahlkriterien für Messgrößen und Sensoren64
2 Mechanoresistive Sensoren67
2.1 Positionsresistive Sensoren (resistive Aufnehmer / Sensoren)67
2.2 Dehnungsresistive Sensoren (dehnungsresistive Aufnehmer)74
3 Elektromechanische Induktionssensoren113
3.1 Induktionsspulensensor (Pick-up) (Induktionssensor)114
3.2 Schwingspulensensor (Schwingspule)120
3.3 Magnetflussspulensensoren123
3.4 Differentialtransformator(LVDT: linearer variabler Differentialtransformator)126
3.5 Resolver133
3.6 Inductosyn133
4 Elektromechanische Induktivsensoren135
4.1 Längsanker-1-Spulen-Sensor (Längsankeraufnehmer, induktiver Wegsensor, Wegaufnehmer)137
4.2 Längsanker-Differenzspulensensor(Längsanker-Differenzwegaufnehmer)138
4.3 Queranker-1-Spulen-Sensor (Querankeraufnehmer)148
4.4 Queranker-Differenzspulensensor (Differential-Querankeraufnehmer, Differential-Queranker-Geber)150
5 Elektromechanische Wirbelstromsensoren155
5.1 Längsanker-Wirbelstromsensor (Wirbelstrom-Längsankersensor)155
5.2 Queranker-Wirbelstromsensor (Wirbelstrom-Querankeraufnehmer)156
6 Induktive Positionssensoren (Näherungsschalter / Initiatoren)159
6.1 Induktive Initiatoren160
6.2 Wirbelstrominitiatoren161
7 Magnetfeldsensoren171
7.1 WIEGAND-Sensoren und Impulsdrähte171
7.2 Magnetfeldsensoren mit amorphen Metallen175
7.3 Galvanomagnetische Sensoren182
7.4 XMR-Sensoren209
7.5 SQUID-Sensoren240
8 Reedsensoren243
9 Magnetoelastische Sensoren253
9.1 Magnetoelastischer Effekt und Technologie253
9.2 Pressduktoren254
9.3 Magnetoelastisch-induktive Kraftelementarsensoren (magnetoelastische Kraftsensoren / Kraftaufnehmer)254
9.4 Magnetoelastische Druckelementarsensoren (magnetoelastische Drucksensoren / Druckaufnehmer)255
9.5 Magnetoelastische Drehmomentelementarsensoren (magnetoelastische Drehmomentsensoren /Drehmomentaufnehmer)256
10 Kapazitive Sensoren265
10.1 Kapazitive EMS-Sensoren265
10.2 Kapazitive MEMS-Sensoren276
10.3 Applikationsbeispiele abgewandelter MEMS-Sensortypen286
11 Piezoelektrische Sensoren299
11.1 Physikalische, mathematische, technologische und messtechnische Grundlagen299
11.2 Technische Bauformen von piezoelektrischen Elementarsensoren305
11.3 Elektronische Auswerteschaltungen für piezoelektrische Elementarsensoren308
11.4 Technische Datenbeispiele ausgewählter piezoelektrischer Sensoren312
12 Optische und optoelektronische Sensoren321
12.1 Optische und elektrophysikalische Grundlagen321
12.2 Photoelektrische Effekte321
12.3 Sensoreffekte325
12.4 Photozelle (Vakuumphotozelle)325
12.5 Photomultiplier (Sekundär-Eelektronenvervielfacher)327
12.6 Photowiderstand (photoresistiver Elementarsensor)328
12.7 Photodioden und Photoelemente330
12.8 Positionsempfindliche Photodioden (PSD – Position Sensitive Detector)336
12.9 Bildsensoren (CCD, CMOS)338
12.10 Lichtwellenleiter (LWL) (Glasfasern)340
12.11 Optische und optoelektronische Sender344
12.12 Optische und optoelektronische Anwendungen347
12.13 Faseroptische Sensoren (Monomode, 2-Strahl-Interferometer, Kreisel)356
13 Temperatursensoren367
13.1 Kontaktthermometrie367
13.2 Kontaktthermometrische Sensoren368
13.3 Strahlungsthermometrie391
14 Schallsensoren (Schallmikrofon)393
14.1 Allgemeine Grundlagen393
14.2 Hörschallsensoren (Luftschallsensoren)397
14.3 Spezielle Schallsensoren412
14.4 US-Sensoren (Ultraschallsensoren)414
15 Pneumatische Sensoren427
15.1 Staudrucksensoren (Staudüsen)(pneumatische Staudruckgeber)427
15.2 Ringstrahlsensoren (Ringstrahldüsen)428
15.3 Pneumatische Luftschrankensensoren (Luftschranke)429
16 Kerntechnische Strahlungssensoren (kernphysikalische Sensoren)433
16.1 Sicherheitstechnik439
16.2 Kernstrahlungsdetektoren (Kernstrahlungssensoren) in der Technik441
16.3 Zusammenstellung der messtechnischen Eigenschaftenund Strahlungssensoren466
17 Chemosensoren (chemische Sensoren)469
17.1 Chemische, physikalische und messtechnische Grundbegriffe und Grundlagen469
17.2 Leitfähigkeitssensoren für Flüssigelektrolyte474
17.3 Konzentrationssensoren mit ionenselektiven Elektroden für Flüssigelektrolyte (ionenselektive Sensoren)488
17.4 Redoxpotentialsensoren517
17.5 Gassensoren523
18 Feuchtesensoren (Feuchtigkeitsensoren)557
18.1 Grundbegriffe557
18.2 Messprinzipien für Feuchtesensoren558
18.3 Messgrößen in der Feuchtemesstechnik558
18.4 Messen mit Feuchtesensoren560
19 Biosensoren (biologische Sensoren)573
19.1 Grundbegriffe573
19.2 Systematik der Biosensoren573
19.3 Sensortechnische Applikationen578
20 Intelligente Sensoren (Smart-Sensoren)583
21 Bussysteme, Schnittstellen, Sensornetze585
22 RFIDS-System589
22.1 RFID-System589
22.2 RFIDS-System591
22.3 Mikrowellen-Transponder596
23 Akustische Wellensensoren (AW-Sensoren, «acustic wave»)597
23.1 SAW-Sensoren ohne Funktechnologie597
23.2 SAW-Sensoren mit Funktechnologie601
23.3 Chemische und biologische SAW-Mikrosensoren604
23.4 Anwendungsbeispiele605
24 Micro Energy Harvesting (MEH) in der Sensorik609
25 Weiterentwicklungen von Sensoren und Trends611
25.1 Entwicklungstrends spezieller elektromechanischer Sensortypen (EMS)611
25.2 Entwicklungstrends anderer technologischer Sensortypen611
26 Sensorik in der Industrie 4.0615
Weiterführende Literatur617
Patentschriften des Autors zur Sensorik619
Stichwortverzeichnis623

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