Sensor
Ein Sensor (zu lateinisch sensus "Gefühl") oder (Mess-)Fühler ist in der Technik ein Bauteil, das neben bestimmten physikalischen oder chemischen Eigenschaften (z.B.: Wärmestrahlung, Temperatur, Feuchtigkeit, Druck, Helligkeit, Magnetismus, Beschleunigung, Kraft) auch die stoffliche Beschaffenheit seiner Umgebung qualitativ oder als Messgröße quantitativ erfassen kann. Die Abgrenzung der Begriffe Sensor und Messgerät ist fließend. Sensoren, welche Strahlung (z. B. Licht, Röntgenstrahlung) oder Teilchen nachweisen, bezeichnet man als Detektoren.
Der Begriff wird in der Technik und in den Lebenswissenschaften Biologie / Medizin verwendet, seit einigen Jahren verstärkt auch in den Naturwissenschaften. Beispiel für letztere sind Anwendungen von CCD-Bildsensoren und Teilchenzähler in der Astronomie, Geodäsie und Raumfahrt.
In der Technik spielen Sensoren in automatisierten Prozessen als Signalgeber eine wichtige Rolle. Die von ihnen erfassten Werte oder Zustände werden, meist elektrisch-elektronisch verstärkt, in der zugehörigen Steuerung verarbeitet, die damit entsprechende weitere Schritte auslöst.
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Sensorenübersicht
Es gibt folgende Sensoren (alphabetisch):
- Dehnungsmessstreifen (DMS)
- Folien-Dehnungsmessstreifen
- Draht-Dehnungsmessstreifen
- Halbleiter-Dehnungsmessstreifen
- Drehzahlmessung
- Stroboskop
- Tachogenerator, Tachometer
- Impulszählung z.B. Inkrementalgeber
- Durchflusssensor,
- Induktiver Durchflussmesser, Magnetisch Induktive Durchflussmesser (MIDs)
- Kapazitiver Durchflussmesser
- Massendurchflussmessverfahren nach dem Coriolis-Prinzip
- Ultraschalldurchflusssensor
Thermischer Massenfluss-Sensor wie z.B. **Luftmassensensor
- Drucksensor
- Silizium-Drucksensor
- Keramischer Drucksensor
- Barometer
- Gassensoren
- Halbleiterdetektor
- Hallsensor (magnetische Sensoren)
- Klopfsensor (Vibrationssensor)
- Optosensor
- Schallsensor
Es gibt folgende Sensoren (eingeteilt nach physikalischen Kriterien):
Resistive Sensoren
die auf dem Effekt der elektrischen Widerstandsänderung beruhen
- Potentiometrische Sensoren
- Drahtpotentiometer
- Leitplastik-Hybrid-Potentiometer
- Leitplastik-Potentiometer
- Dehnungsmessstreifen (DMS)
- Halbleiter-Dehnungsmessstreifen
- Metall-Dehnmessstreifen
- Draht-Dehnungsmessstreifen
- Folien-Dehnungsmessstreifen
- Dünnschicht-Dehnungsmessstreifen
Siehe auch: Ohmsche Sensoren
Induktionsaufnehmer
die auf dem physikalischen Effekt der Elektrodynamik, dem Induktionsgesetz beruhen
- Pick Up (Sensor)
- Schwingungsaufnehmer
Differentialtransformator
der auf den physikalischen Gesetzen des Elektromagnetismus beruht.
Induktive Sensoren
die auf den physikalischen Gesetzen des Elektromagnetismus beruhen, aber nicht wie oben zwei oder mehrere Spulen besitzen, sondern nur eine Spule.
- Einspulen-Längsanker-Induktivaufnehmer
- Differenzspulen-Längsanker-Induktivaufnehmer
- Differenzspulen-Queranker-Induktivaufnehmer
Wirbelstromaufnehmer
die auf dem Prinzip des Wirbelstroms beruhen
- Längsanker-Wirbelstromaufnehmer
- Queranker-Wirbelstromaufnehmer
Induktiver Näherungsschalter
die auf einer Veränderung des magnetischen Feldes beruhen
- Induktiver Initiator
- Wirbelstrom-Initiator
Magnetfeldsensoren
die auf den Gesetzen des magnetischen Feldes beruhen und hart- oder weichmagnetische Werkstoffe beinhalten
- Wiegand-Sensoren
- Galvanomagnetischer Effekt
- Hallgenerator
- Feldplatte
- Magnetoristiver Dünnschichtaufnehmer
Magnetoelastische Sensoren
die auf dem Effekt der magnetischen Permeabilitätsänderung bei Längenänderung beruht
- Pressduktor
- Induktivsensor
- Drehmomentsensor
Kapazitive Sensoren
beruhen auf einer Änderung der Kapazität eines Kondensators
- Differentialwegsensor
- Drucksensor
- Füllstandssensor
- Kapazitiver Näherungsschalter
Piezoelektrische Sensoren
beruhen auf dem Effekt, dass besondere Kristalle auf Druck eine elektrische Spannung abgeben (Piezoelektrizität)
- Piezoelektrischer Kraftsensor
- Piezoelektrischer Drucksensor
- Piezoelektrischer Beschleunigungssensor
- Piezoelektrischer Magnetfeldsensor
Optoelektronische Sensoren
die entweder auf dem äußeren Foto-Effekt beruhen, dem inneren Foto-Effekt (Verbesserung der Leitfähigkeit) oder dem Fotovoltaischen-Effekt (Solarzelle)
- Äußerer Foto-Effekt
- Innerer Foto-Effekt
- Fotowiderstand (LDR)
- IR-Detektoren
- Fotovoltaischer Effekt (Sperrschicht-Effekt)
- Selenfotoelement
- Halbleiterdetektor
- Siliziumfototransistor
- Siliziumfotothyristor
- Technische Anwendungen
- Lichtschranke
- Drehzahlmessung (optisch)
- Winkelmessung (optisch)
- Abstandsmessung (optisch)
- Füllstandsmessung (optisch)
Temperatursensoren
beruhen grundsätzlich auf zwei Prinzipien. Entweder auf der Kontaktthermometrie oder auf der Strahlungsthermometrie.
- Widerstandsthermometer - beruhen auf einer Widerstandsänderung
- Thermoelemente beruhen auf dem thermoelektrischen Effekt
- Hohlspiegel-Gesamtstrahlungspyrometer
- Fotoelektrisches Gesamtstrahlungspyrometer
Weiterführende Themen
Signalaufbereitung
Die Signalaufbereitung geschieht über verschiedene Verstärkertypen:
- Instrumentierungsverstärker
- Isolierverstärker
- Chopper-Verstärker
- Lock-In-Verstärker
Messwertübertragung
Um das Sensorsignal zur Messwarte zu übertragen, werden verschiedene Techniken verwendet:
- 0 bis 10V
- -10 bis +10V
- 0 bis 20mA
- 4 bis 20mA
- RS232
Literatur
- Schiessle, Edmund: Sensortechnik und Messwertaufnahme, Würzburg, 1992
- Jörg Hoffmann: Taschenbuch der Messtechnik, Leipzig, 2002
Siehe auch
Messtechnik, Messgeräte, Sensorik, Distanzsensor
Weblinks
- PDF Dokument der Firma Corscience über drahtlose Sensoren (60 kB)
- PDF Dokument der Firma RS Components über Sensoren (1,1MB!)
- Das deutschsprachige Wiki der Gebäudeautomation und MSR-Technik
- Paper zu einem Nachbau des Seitenlinienorgans
- Micro-Optronic optische Sensoren
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