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Seit kurzem ist jedes der elf Hauptkapitel dieses Kompendiums auch als E-Book erhältlich. Die E-Book-Versionen bieten eine optimierte Lesbarkeit auf Mobilgeräten wie auch am Desktop. Weitere Infos hier.

Etliche in der Messtechnik und Sensorik bekannte Institutionen haben nach wenigen Wochen der Freischaltung bereits über das Kompendium berichtet, z.B. das Messweb sowie die Strategische Partnerschaft Sensorik. Auch in Wikipedia haben wir etliche Links bereits entdeckt. Einen ausführlichen Bericht finden Sie ab S. 3 der Ausgabe 92 des Sensorik-Magazins. Das Magazin wird herausgegeben vom renommierten, vom Bayerischen Wirtschaftsministerium unterstützten Sensorik-Cluster.

Die Professur für Regelungstechnik und Elektrische Messtechnik verfügt über langjährige Erfahrung in der Durchführung von praxisnahen Studien- und Forschungsarbeiten für Unternehmen. Besonderes Know-How besteht in der Akquisition staatlicher Forschungsfördergelder für kleine und mittelständische Unternehmen (KMUs), welche die Professur im Rahmen geplanter Kooperationen gerne übernimmt. Web: https://www.unibw.de/regelungs-und-messtechnik

Die speziell auf Spezialisten und Führungskräfte in der Entwicklung fokussierte Technikstudie stellt die komplette Bandbreite der am Markt verfügbaren Komponenten bzw. Produkte für die IOT-Integration in eigene Geräte und Systeme dar. Wer ein Entwicklungsprojekt plant, das IOT-Fähigkeiten in das eigene Produkt bringt, erhält mit der Studie ein effizientes Auswahlwerkzeug. Ein zusätzlich enthaltener Grundlagenteil erläutert in übersichtlicher Weise die dabei relevanten Technologien. Zur Studie: https://www.studie-iot.de

Fördern Sie Ihre Mitarbeiter/-innen im technischen Bereich, indem Sie Ihnen einen Gutschein zu unserem Fortbildungszertifikat überlassen. Die notwendige fachliche Vorbereitung – z.B. in Form eines Studiums unseres hier frei zugänglichen Online-Kompendiums – kann der/die Mitarbeiter/-in absolut flexibel zu Zeiten durchführen, die betrieblichen wie privaten Rahmenbedingungen entgegen kommen. Der abschließende Test kann online durchgeführt und beliebig wiederholt werden. Weitere Infos hier.

Auch bei kapazitiven bzw. induktiven Sensoren ist es möglich, mittels Brückenschaltungen ausschließlich den Messeffekt an sich in eine entsprechende Ausgangsspannung umzuwandeln. Bild 91 zeigt hierzu zunächst eine Viertelbrücke. Den Spannungsteiler, in dem sich der Sensor befindet, ergänzt ein Festelement gleichen Typs. Der andere Spannungsteiler wird weiterhin aus zwei identischen ohmschen Festwiderständen aufgebaut. Letzterer dient ausschließlich der Halbierung der Versorgungsspannung. Ein Aufbau aus zwei identischen Kapazitäten oder auch Induktivitäten wäre zwar ebenfalls möglich, jedoch teurer und aufgrund der hier meist größeren Bauelementetoleranzen auch etwas ungenauer. Aufgrund des Betriebs mit Wechselspannung dürfen der Sensor und das entsprechende Festelement untereinander vertauscht werden, ohne dass sich am Messwert etwas ändert. Aus demselben Grund dürfen auch die Anschlussleitungen der beiden Spannungen in sich jeweils vertauscht werden ohne Einfluss auf das Messergebnis.

Bild 91: Viertelbrücke für kapazitive bzw. induktive Sensoren

In Analogie zur Viertelbrücke für resistive Aufnehmer können wir im Fall eines kapazitiven Sensors ansetzen:

(Formel 142)
(Formel 143)

Die Betragsbildung in (143) zeigt an, dass Effektivwerte definitionsgemäß nicht negativ sein können. (142) in (143) eingesetzt ergibt

(Formel 144)

Für

(Formel 145)

erhalten wir die lineare Näherung

(Formel 146)

Der Betrieb mit Wechselspannung bringt es also mit sich, dass die Information über das Vorzeichen von ΔC verloren geht. Wird dieses von der Anwendung her jedoch benötigt, so kann es beispielsweise aus der Phasenverschiebung des Ausgangssinussignals bezogen auf das Sinussignal der Versorgungsspannung detektiert werden. Bei positivem ΔC ist diese -180°, bei negativem ΔC sind beide Signal dagegen in Phase. Die Phasenauswertung übernehmen z.B. sog. phasenselektive Wechselspannungsverstärker.

Für induktive Sensoren schreiben wir ganz ähnlich:

(Formel 147)
(Formel 148)

Nach Einsetzung von (147) in (148) ergibt sich

(Formel 149)

was für

(Formel 150)

in die lineare Näherung

(Formel 151)

mündet.

Auch bei kapazitiven und induktiven Sensoren sind Halbbrücken vorteilhaft, sofern von der Anordnung her zwei entgegengesetzt wirkende Blindwiderstandsänderungen generiert werden können. Bild 92 gibt die entsprechende Schaltung wieder. Es ergibt sich für kapazitive Sensoren der ohne Näherung bereits lineare Zusammenhang

(Formel 152)

Betrachtet man wie bei der Halbbrücke für resistive Sensoren auch hier einen auf beide Kapazitäten gleichermaßen wirkenden Störgrößeneinfluss ΔC(ϑ), so erhält man in Erweiterung von (152) zunächst

(Formel 153)

was für

(Formel 154)

jedoch weitgehend unabhängig von der Störgröße ist:

(Formel 155)
Bild 92: Halbbrücke für kapazitive bzw. induktive Sensoren

Im Falle induktiver Sensoren gelten die Gleichungen

(Formel 156)

sowie inklusive Störgrößeneinfluss

(Formel 157)

Mit

(Formel 158)

wird (157) zu

(Formel 159)

Vollbrücken sind bei kapazitiven und induktiven Sensoren nicht verbreitet. Auch die bei resistiven Sensoren besprochene Vierleitertechnik findet sich hier nicht. Der Grund liegt darin, dass ein auch nur etwas längeres Kabel bereits signifikante Kapazitäts- und Induktivitätsbeläge aufweist, die zusätzlich zu den sensoreigenen Blindwiderständen auch im Spannungsmesskreis wirken und zu deutlichen Messabweichungen führen würden. Längere Kabel zwischen Sensor und Messelektronik sind bei kapazitiven und induktiven Sensoren generell zu vermeiden.

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