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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.

Bild 104 zeigt die zwei vorherrschenden Sensorprinzipien zur Ermittlung der Drehzahl n. n ist die Anzahl der Umdrehungen pro Zeiteinheit, wird also z.B. in min-1 angegeben oder häufiger auch in der Form U/min. Im Bild links ist zunächst ein Tachogenerator gezeigt. Hierbei handelt es sich um einen meist als kleinen Wechselspannungsgenerator ausgeführten Sensor. Solche Anordnungen bestehen im einfachsten Fall aus einem umlaufenden Dauermagneten (Rotor), der in einer außenseitig angebrachten Spule (Stator) bei jedem Umlauf eine sinusförmige Welle erzeugt. Oftmals werden mehrere Dauermagnete mit entsprechenden Spulen kombiniert, wie dies im Bild auch durchgeführt wurde. Insbesondere die vom Tachogenerator bei niedrigeren Drehzahlen erzeugten Wechselsignale lassen sich dann leichter weiterverarbeiten.

Bild 104: Tachogenerator und Impulsgeber als Drehzahlsensoren

Das Ausgangssignal u(t) eines Tachogenerators entspricht näherungsweise einem Sinussignal gemäß

(Formel 184)

Die Amplitude ist dabei umso größer, je schneller rotiert wird. Sie wächst proportional mit der Drehzahl n:

(Formel 185)

Mittels einer einfachen Schaltung, der sog. Spitzenwertgleichrichtung, kann bereits im Sensor oder in einer externen Auswerteelektronik die Amplitude direkt in ein Gleichspannungssignal umgewandelt werden. Oder – und das ist die meist verwendete Variante – man nimmt eine Effektivwertmessung des Wechselspannungssignals vor. Amplitude und Effektivwert eines Sinussignals sind über die Wurzel aus 2 fest miteinander verknüpft.

Rechts in Bild 104 ist die Drehzahlmessung über Impulsgeber dargestellt. Hier werden an der Oberfläche des rotierenden Teils befindliche Strukturen abgetastet und als Impulssignal ausgegeben. Dies kann wie im Bild angedeutet durch eine Art Zahnradstruktur passieren. Beim Vorbeilauf eines Zahns am Sensor wird ein vom Sensor erzeugtes magnetisches oder elektrisches Feld verändert, was entsprechend detektiert werden kann. Eine Möglichkeit ist, einen Hall-Sensor zu verwenden, der über einen Dauermagnet vorgespannt wird. Beim Durchlaufen des aus einem magnetischen Material bestehenden Zahns ändert sich das Magnetfeld am Ort des Hall-Sensors, was wie beim magnetischen Abstandssensor im vorherigen Kapitel bei konstantem Stromfluss eine Änderung der erzeugten Spannung zur Folge hat.

Statt des Hall-Sensors wird in einer anderen Variante eine Spule verbaut, in der das durch den Zahn aus magnetischem Material veränderte Dauermagnetfeld eine elektrische Spannung induziert (aktiver induktiver Sensor). Lässt man hierbei den Dauermagneten weg, so kann man weiterhin rein durch Messung der Spuleninduktivität den Durchgang des Zahns erkennen (passiver induktiver Sensor). Dies funktioniert auch bei elektrisch leitenden, aber nicht magnetischen Zahnmaterialien durch den das Spulenmagnetfeld schwächenden Wirbelstromeffekt (siehe auch Wirbelstromsensor im vorherigen Kapitel).

Weitere bei derartigen Sensoren angewandte Varianten basieren auf dem kapazitiven Effekt, wobei die Zahnoberfläche die erste Kondensatorplatte darstellt, die zweite ist stationär verbaut z.B. als Sensorkopf. Auch eine optische Abtastung ist verbreitet. Die hierzu benötigten optischen Marker können je nach Sensorausführung aufgeklebt werden oder es können bereits vorhandene optische Strukturen – wie obiger Zahn – hierzu genutzt werden.

Bei allen Impulsgebern müssen die Impulse extern lediglich über eine gewisse Messzeit gezählt werden. Die Messmethode ist deshalb relativ robust und hängt bzgl. der erreichbaren Auflösung nur von der mechanischen bzw. optischen Strukturierung der abgetasteten Oberfläche ab.

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