Sensoren - beam - Elektronik & Verlag
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<strong>Sensoren</strong><br />
Bild 5: Sensor, Aktor oder beides: piezoelektrische Multitalente (Foto: PI)<br />
Bild 6: Biegeradien bis 20 mm lassen sich ohne Weiteres realisieren<br />
(Foto: PI)<br />
nische Deformation der Piezoscheibe<br />
und erhöht so die<br />
messbare Spannung. Solche<br />
<strong>Sensoren</strong> erfassen Beschleunigungen<br />
in einem breiten Frequenz-<br />
und Dynamikbereich<br />
bei nahezu linearem Verhalten<br />
über den gesamten Messbereich.<br />
Sie eignen sich zur Messung<br />
dynamischer Zug-, Druck-<br />
und Scherkräfte. Sie können sehr<br />
steif ausgelegt werden und auch<br />
hochdynamische Kräfte messen.<br />
Typisch ist außerdem die<br />
sehr hohe Auflösung.<br />
Kombidisziplin Adaptronik<br />
Eine spezielle Art der sensorischen<br />
Anwendung ist auch<br />
das Energy-Harvesting. Mit<br />
dem DuraAct-Flächenwandler<br />
(Bild 5) beispielsweise ist<br />
ein sehr vielseitig einsetzbares<br />
piezoelektrisches Element auf<br />
dem Markt, das sich sowohl im<br />
industriellen Bereich als auch<br />
in Forschung- und Entwicklung<br />
ein breites Anwendungsfeld<br />
erschließen wird. Ein spezielles<br />
Herstellungsverfahren<br />
macht die Keramik extrem biegsam,<br />
wodurch sie auf bewegten<br />
Strukturen angebracht werden<br />
kann, deformiert wird und so<br />
Ladungsverschiebungen erzeugt,<br />
die als elektrische Energie genutzt<br />
werden können.<br />
Ein weiteres aktuelles Beispiel<br />
sind adaptronische Systemlösungen,<br />
bei der DuraAct-Wandler<br />
sowohl als Sensor als auch als<br />
Aktor eingesetzt werden. Mit<br />
solchen Systemen lassen sich<br />
störende Schwingungen mes-<br />
sen und gleichzeitig kompensieren.<br />
Anders herum werden beim<br />
Structural-Health-Monitoring<br />
Schwingungen erzeugt und ihre<br />
Fortpflanzung in Materialstrukturen<br />
gemessen. Bei einem veränderten<br />
Schwingungsbild sind<br />
Fehler in der Struktur erkennbar,<br />
noch bevor Risse entstehen,<br />
z.B. in Maschinenteilen, Brücken,<br />
Tragflächen etc.<br />
Grundlage der kompakten<br />
Wandler ist eine piezokeramische<br />
Folie, die zur elektrischen Kontaktierung<br />
beidseitig mit einem<br />
leitfähigen Material bedeckt wird.<br />
Anschließend wird dieser Auf-<br />
In den letzten vier Jahrzehnten<br />
hat sich Physik Instrumente<br />
(PI) mit Stammsitz in<br />
Karlsruhe zum führenden<br />
Hersteller von Nanopositioniertechnik<br />
entwickelt.<br />
Das privat geführte Unternehmen<br />
kann mit über 600<br />
Mitarbeitern weltweit fast jede<br />
Anforderung aus dem Bereich<br />
innovativer Präzisions-Positioniertechnik<br />
erfüllen. Alle<br />
Schlüsseltechnologien werden<br />
im eigenen Haus entwickelt.<br />
Dadurch kann jede Phase vom<br />
Design bis hin zur Auslieferung<br />
kontrolliert werden: die<br />
Präzisionsmechanik und <strong>Elektronik</strong><br />
ebenso wie die Positionssensorik<br />
und die Piezoke-<br />
bau in einem biegsamen (duktilen)<br />
Polymerverbundstoff eingebettet.<br />
Dadurch erreicht man<br />
gleich dreierlei: Die Piezokeramik<br />
wird elektrisch isoliert,<br />
mechanisch vorgespannt und<br />
der an sich spröde Werkstoff<br />
wird so robust, dass er sogar auf<br />
gekrümmten Oberflächen mit<br />
Biegeradien bis zu 20 mm aufgebracht<br />
werden kann (Bild 6).<br />
Man klebt die Wandler dazu<br />
einfach auf dem entsprechenden<br />
Substrat auf oder integriert sie<br />
direkt in den Verbundwerkstoff<br />
des Substrats. Kundenspezifische<br />
Geometrien des Flächenwandlers<br />
lassen sich bei diesem Aufbau<br />
ebenso realisieren wie perfekt<br />
auf den jeweils benötigten<br />
Biegeradius abgestimmte Form<br />
und Dicke der Keramik.<br />
Das Gleiche gilt für die Beschaffenheit<br />
der Keramik (in Abhängigkeit<br />
von der Einsatztemperatur)<br />
sowie die Gestaltung der<br />
elektrischen Anschlüsse. Einmal<br />
mehr beweisen damit piezoelektrische<br />
Elemente ihre Vielseitigkeit,<br />
die ihnen zunehmend weitere<br />
Einsatzbereiche in der Sensorik<br />
erschließen wird.<br />
� Physik Instrumente (PI)<br />
GmbH & Co. KG<br />
info@pi.ws<br />
www.pi.ws<br />
Über Physik Instrumente (PI)<br />
ramiken bzw. -aktoren. Letztere<br />
werden bei der Tochterfirma<br />
PI Ceramic in Lederhose<br />
gefertigt, einem der führenden<br />
Unternehmen auf dem<br />
Gebiet aktorischer und sensorischer<br />
Piezoprodukte. Auch<br />
die miCos GmbH in Eschbach<br />
bei Freiburg gehört heute<br />
als PI miCos zur leistungsfähigen<br />
PI-Gruppe. Einen<br />
Schwerpunkt im breitgefächerten<br />
Produktprogramm bilden<br />
flexible Positioniersysteme<br />
für Ultrahochvakuum-<br />
Anwendungen sowie parallelkinematischePositioniersysteme<br />
mit sechs Freiheitsgraden<br />
oder Sonderanfertigungen<br />
mit Linearmotoren<br />
und Luftlager.<br />
32 Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2012
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