Module Guide

Mechatronik und autonome Systeme (MKA)

Sensorik

Teaching Methods Vorlesung/Labor
Learning objectives / competencies

Die Teilnehmer*innen gewinnen die Fähigkeit zum gezielten Einsatz von Sensoren und geeigneten Signalverarbeitungsverfahren in der Messtechnik, Automatisierungstechnik und in der Regelungstechnik.
Die Studierenden können die Eigenschaften von Sensoren beurteilen, Fehlereinflüsse erkennen und geeignete Methoden für dei Messung und Kompensation auswählen.
Die Teilnehmer*innen kennen die verschiedenen Messgrößen, physikalischen Messprinzipien und Anwendungsfelder und können geeignete Sensoren auswählen und auslegen.

Duration 1
SWS 4.0
Effort
Classes 60 h
Self-study / group work: 90 h
Workload 150 h
ECTS 5.0
Responsible Person

Prof. Dr.-Ing. Stefan Hensel

Frequency jedes Jahr (SS)
Lectures

Mess- uns Sensortechnik

Type Vorlesung
Nr. EMI841
SWS 2.0
Lecture Content

Definition und Eigenschaften eines Sensors: einfach, integriert, intelligent ("smart sensor")

Überblick von Messgrößen und möglichen Messprinzipien:

Druckmessung
• Drucksensoren: Piezoresistiv, kapazitiv, Temperaturkompensationsmethoden

Längen- und Wegmessung:
• Induktiv: Tauchanker, LVDT, Phasensynchrone Demodulation
• Kapazitiv: Schichtdickenmessung
• Optisch: Phasenbezogene Entfernungsmessung, Triangulation
• Laufzeitverfahren: Ultraschallsensoren und RADAR
• Digitale Messverfahren (Encoder)

Kraftmessung:
• Dehnungsmessstreifen und Auswerteschaltungen
• Piezoelektrische Sensorik

Korrelationsmesstechnik:
• Kreuzkorrelation, Störunterdrückung, Laufzeitkorrelation

Messsignalverarbeitung in der Messkette:
• Normalverteilte Messabweichungen
• Kleinste Quadrate Schätzung

Literature
  • Tränkler, H., Sensortechnik Handbuch für Praxis und Wissenschaft, 2. Auflage, Berlin, Heidelberg, Springer, 2014
  • Hering, E., Schönfelder G.,Sensoren in Wissenschaft und Technik , Wiesbaden, Vieweg+Teubner, 2012
  • Schrüfer, E., Elektrische Messtechnik, München, Hanser, 2014

Labor Mess- und Sensortechnik

Type Labor
Nr. EMI842
SWS 2.0
Lecture Content

Das Labor verknüpft die in der Vorlesung erarbeiteten Messmethoden und vorgestellten Sensoren mit acht Versuchen von denen sechs durchgeführt werden:

  • Interferometrische Längenmesstechnik
  • Korrelationsmesstechnik: Störunterdrückung, Laufzeitmessungen
  • Dehungsmessstreifen: Dehnung, Biegung, Torsion, Wägezelle
  • Rechnergestützte Messdatenerfassung und -verarbeitung: Induktive und potentiometrische Wegmessung
  • Wegmessung: Linear Variabler Differenzialtransformator (LVDT), phasenempfindliche Demodulation (Lock-In-Verstärker)
  • Druckmesstechnik: Piezoresistive Druckmessung, Temperaturkompensation, Füllstandsmessung, barometrische Messungen
  • Laufzeitverfahren zur Distanzmessung: Ultraschallsensoren und Fehlereinflüsse, RADAR- und Ultraschallsensoren für die Füllstandsmessung
  • Kalibrierung von Sensoren: Temperaturmessung mit Widerstandssensorik, Kalibrierung von PT100 Elementen Magnetfeldsensorik, Kalibrierung eines 2D Magnetkompasses auf MEMS-Basis, Kalibirerung eines Hall-Sensors
Literature
  • Tränkler, H., Sensortechnik Handbuch für Praxis und Wissenschaft, 2.Auflage, Berlin, Heidelberg, Springer, 2014
  • Hering, E., Schönfelder G., Sensoren in Wissenschaft und Technik,
  • Wiesbaden, Vieweg+Teubner, 2012 Schrüfer, E., Elektrische Messtechnik, München, Hanser, 2014)