Sensors and Actuators - Fachbereich Physik der Universität ...

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austenitische Chrom-Nickel-Stähle. Zu den Werkstoffen mit geringem Ausdehungskoeffizienten zählt vor allem die Eisen-Nickel-Legierung mit 36% Nickel, die unter dem Namen Invar bekannt ist. Desweiteren haben beispielsweise Eisen-Nickel- Legierungen mit 42% und 46% Nickel sowie nichtrostende Stähle als passive Komponenten in der Praxis große Bedeutung erlangt. Als Kenngröße für die thermische Empfindlichkeit von Thermobimetallen gilt die sog. spezifische thermische Krümmung k, die nach den Vorgaben gemäß DIN 1715 ermittelt wird. Die spezifische thermische Krümmung k ist keine Konstante. Die Temperaturabhängigkeit der Ausbiegung eines Streifens verläuft daher nicht streng linear, sondern entsprechend einem polynomförmigen Kurvenzugs. Der Nennwert der spezifischen thermischen Krümmung k gilt für den Temperaturbereich von 20 °C bis 130 °C. Als Anwendungsgrenze wird diejenige Temperatur bezeichnet, bei der die Eigenschaften des Thermobimetalls gerade noch nicht bleibend verändert werden. Diese Temperatur entspricht der Rekristallisationstemperatur des Thermobimetalls bei langzeitiger Beanspruchung und dem üblichen Kaltumformgrad von 20 bis 30 %. Die Vielzahl möglicher Werkstoff-Kombinationen hat weltweit zu über 100 verschiedenen Thermobimetallen geführt. Thermobimetalle werden u.a. in der Elektrotechnik, der Automobilindustrie und der Heizungstechnik als einfache und preiswerte Bauelemente für temperaturabhängige Steuer- und Regelaufgaben eingesetzt. Thermobimetall-Schnappscheiben finden beispielsweise in einer Vielzahl von Geräten als thermische Auslöse oder Schaltelemente im Bereich der Elektrotechnik und der Automobilindustrie Verwendung. Die besonderen Eigenschaften von Thermobimetallen lassen sich wie folgt zusammenfassen. • Vorgebbare lineare Temperatur-Stellweg-Abhängigkeit, • Linearitätsbereich bis etwa 600 °C erzielbar, • Anwendungsgrenze ca. 650 °C, • Hohe Stabilität des Formänderungseffektes bis ca. 20 Millionen Zyklen. Formgedächtnislegierungen (Shape Memory Alloys = SMA) Formgedächtnislegierungen sind Werkstoffe die ihre ursprüngliche Form unter Einfluss von Temperaturänderungen wieder herstellen. Wohl die erste der zu Beginn der 60er Jahre gefundenen Legierungen mit Formgedächtnis (SMA – Shape Memory Alloy) war Nickel- Titan, dessen Handelsname Nitinol (Nickel Titanium Naval Ordnance Laboratory) auf den Arbeitgeber seines Entdeckers hinweist. William J. Buehler hatte dort die spezielle Eigenschaft dieser Legierung durch Zufall im Forschungslabor der Navy gefunden. Ein aus Nitinol hergestellter Draht oder Blechstreifen kann zwar verbogen – also plastisch verformt – werden, nimmt aber durch Erwärmung wieder seine ursprüngliche Form an. Daneben gibt es noch die Kupfer-Zink-Aluminium (CuZnAl)-Legierung. 259
Eigenschaften der beiden heute kommerziell erhältlichen SMAs Quelle: http://wwwags.informatik.unikl.de/lehre/ws03-04/ES/Folien.dir/Aktuatoren.pdf - Vorlesung: Eingebettete Systeme, Bernd Schürmann, TU Kaiserslautern Memory-Metalle können zwei verschiedene Effekte aufweisen. Zum einen den „Einweg- Effekt“ und zum anderen den „Zweiweg-Effekt“ der durch thermomechanische Vorbehandlung einen reversiblen Betrieb ermöglichen kann. Das bedeutet, dass das Bauelement im warmen und im kalten Zustand jeweils eine unterschiedliche, vorher definierte Form einnehmen kann. Arbeit leistet es beim Aufwärmen. Eine Temperaturänderung des Materials bewirkt bei beiden Effekten eine Austenit-Martensit- Umwandlung (2 unterschiedliche Phasen, d.h. Kristallstrukturen der Legierung), die für die geometrische Rückbildung verantwortlich ist. Das Anwendungsgebiet solcher SMA liegt vorwiegend in der Luft- und Raumfahrttechnik. 260
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I Sensoren & Aktoren Vorlesung im S
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III MST-Vertiefungslabor An alle Mi
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1 Einleitung 1.1 Sensorik Die Senso
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1.1.2 Definitionen nach DIN 13191 M
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1.1.4 Übersicht über einige ausge
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1.1.5.1 Einschub: Erläuterung vers
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1.3 Kombination aus Sensorik und Ak
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2 Bionik 2.1 Definition - Was ist B
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Mögliche Messanordnungen: Bestimmu
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Foto: Rumpler-Tropfenwagen, Deutsch
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Nelumbo nucifera, die Heilige Lotus
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Wirkung einer genoppten hydrophobe
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3 Sensoren und Messwertverarbeitung
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Schematische Darstellung eines Neur
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Reizstärkekodierung über digitale
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3.2 Die Rezeptoren der Haut Aufbau
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3.2 (Fortsetzung) 3.2.2 Temperaturr
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3) "visual-enhanced" Infrarotneuron
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3.3.2 Photorezeptoren A. Stäbchen
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Normierte Absorptionskurven der men
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3.4 Akustische Sensoren - Gehör 3.
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3.4.2 Aufbau des Ohres Labyrinth =
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3.5 Chemische Sensoren - Geruchssin
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Kodierung der chemikalischen Zusamm
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Die Entstehung eines topologischen
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3.8 Zusammenfassung zur Sensorik de
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4.3 Struktur einer Messung Prinzip:
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4.4.1 Static characteristics Calibr
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Quelle: Lehrstuhl für Feinwerktech
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5 Thermodynamische Grundlagen der S
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in einem abgeschlossenen System (d.
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5.7.1 Richtungen von Reaktionsablä
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Kräfte, die spezifische Entropie S
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Spektralpyrometer in Abhängigkeit
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Silizium, rein Silizium, n-leitend
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Verschaltung von Widerständen in e
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Moderne miniaturisierte Bautypen in
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Quelle: www.sensedu.com Measuring p
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Obwohl der thermoelektrische Effekt
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1. Ein Punkt als Spannung = Null de
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79 Um eine hohe Kälteleistung zu e
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Ungewollte Thermospannungen an Kont
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Bei Temperaturänderung ändert sic
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Aus Symmetriegründen muss es einen
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The spontaneous polarization will b
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Umgebungstemperatur anspricht. Ein
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Bei den verwendeten thermometrische
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90 a Stabausdehnungsthermometer 1 R
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Messfeder zur Temperaturanzeige üb
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Durch eine entsprechende Schnittric
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mit T absolute Temperatur, To belie
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Oxidationserscheinungen und Staubab
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6.5.1.2 Bauformen Schaltung Wärmev
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Leitungsdruck Reaktionszeit Bauform
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6.6 Vergleich der Eigenschaften der
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output. • Linearity: Platinum and
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7 Längen- und Winkelmessung 7.1 Ei
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mit R 2 U2 = UH R 0 x R = R 2 0 l0
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Zylinderspule mit ferromagnetischem
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7.4.2.1 Typische Kenndaten (Tauch-
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116 Neben dem Parallelplattenkonden
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7.4.4 Zusammenfassung: Geometriemes
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Optischer inkrementaler Längengebe
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7.5.1.1 Inkrementale Drehwinkel-Sen
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Das Inductosyn besteht aus einer Sk
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wodurch der Hall-Sensor das Eintauc
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The Navigation Engine identifies co
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Dual-, Gray- und BCD-Codelineal. Di
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7.5.2.2 Beispiel für einen bildgeb
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7.5.3 Weitere Positionsbestimmungss
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Die Intensitätsabnahme wird unter
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Impuls-Echo-Prinzip für eine Objek
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Anwendungen Mit Ultraschall-Präsen
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Bauformen Lautsprecher- und Mikroph
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Geschwindigkeit und Winkelgeschwind
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• Hysteresefreiheit Anwendungen
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the voltage output of this sensor i
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Messprinzip über Dehnmessstreifen
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DMS Beschleunigungssensor in Dicksc
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Accelerometer based on Si surface m
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Piezoelektrischer Effekt in lonenkr
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ε0 elektr. Feldkonstante, Qoberfl:
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Die Resonanzfrequenz wird häufig d
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Ausgangslast an SigOut: > 100 kΩ
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Massesensoren Einleitung Masse ist
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Sauerbrey-Gleichung für die Freque
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* Newton’sche Flüssigkeiten, in
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Three total units were required for
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Typische Drucksensoren für mbar bi
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sensitivity factor and the gauge fa
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Glasfaser-Reflexions-Drucksensoren
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Induktive Drucksensoren Drucksensor
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Wärmeleitung - Vakuummeter Bereich
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ITES - Kapazitiver Drucksensor in O
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Quelle: Sensortechnik, S. 392 189
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Lichttechnische Begriffe Helligkeit
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Typische lichttechnische Zahlenwert
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- Gassensoren Typischer Wirkungsgra
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Eigenschaften: - Phototransistor (2
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(Energienivaues im Ortsraum) sind i
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E g E hν EL EV ED hν EA Der erste
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Diffusionsspannung, so dass gilt: U
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Die pin-Diode besteht aus einer bre
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shifted by one location. After a de
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Seite 216 und 217: Beispiel Agilent CMOS Sensor für d
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Seite 234 und 235: Kombination von Sensorik und Aktori
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Seite 240 und 241: Der Drehratensensor misst die Drehb
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Seite 252 und 253: folgenden Abbildungen skizziert. Zu
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Seite 266 und 267: Rolling robot High jump: The rollin
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