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2024 | Buch

Einführung in die Sensorik und in die elektronische Messtechnik Kapitel lesen Erstes Kapitel lesen

Messelektronik und Sensoren

Grundlagen der Messtechnik, Sensoren, analoge und digitale Signalverarbeitung

verfasst von: Herbert Bernstein

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik"

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Über dieses Buch

Das Buch gibt einen Einblick in die heutige Betriebsmesstechnik einschließlich der Analysentechnik, ohne dabei Anspruch auf Vollständigkeit zu erheben. Für den Studierenden stellt das Buch neben den einschlägigen Lehr- und Handbüchern eine Einführung dar. Dem im Beruf stehenden Ingenieur vermittelt es einen raschen Überblick über ihm nicht vertraute Messverfahren und Geräte.

In diesem Buch werden nicht nur die Bauelemente der Messtechnik transparent dargestellt, sondern auch die analogen Komponenten, die für den Aufbau von Mess-, Steuer- und Regelungssystemen notwendig sind.

Den theoretischen Grundlagen und den Messverfahren ist ebenso breiter Raum gewidmet wie der Beschreibung von Systemen bzw. Geräten und Messeinrichtungen. Durch Angabe von Messbereichen und Fehlergrenzen werden zusätzliche Anhaltspunkte für den Einsatz gegeben, wobei die genannten Werte auf Grund der ständig technischen Entwicklung als Mindestwerte anzusehen sind.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
Kapitel 1. Einführung in die Sensorik und in die elektronische Messtechnik
Zusammenfassung
Am Anfang jeder elektrischen Messung von nicht elektrischen Größen stehen die Sensoren. Sie nutzen bestimmte physikalische Effekte, durch die die Messgröße in eine elektrische Größe umgesetzt wird. Diese Effekte sind in den meisten Fällen keine Entdeckungen unserer Zeit, sondern zum Teil bereits seit Jahrzehnten oder Jahrhunderten bekannt. Sie wurden lediglich in Richtung auf eine einfache Anwendbarkeit im Rahmen der heutigen Möglichkeiten der Elektronik, PC-Messtechnik und mit Mikrocontrollern in Frontendsystemen „hochgezüchtet“.
Herbert Bernstein
Kapitel 2. Bauelemente der elektronischen Messwerterfassung
Zusammenfassung
Seit 1982 dominiert in der Elektronik für viele Anwendungen der Personalcomputer mit den Komponenten Mikroprozessor, RAM- und ROM-Einheiten, Cache-Speicher, Festplatten, Backup-Systemen zur Datensicherung und der Systemperipherie. Beschäftigen sich Techniker, Ingenieure und Wissenschaftler jedoch mit elektronischer Messtechnik, Prozessleitsystemen, digitaler Steuerungstechnik, analogen Regelungen mit Mikrocontrollern, Wandlersystemen und anderen technisch-wissenschaftlichen Problemstellungen, kommen Operationsverstärker zum Einsatz. Abb. 2.1 zeigt den Aufbau eines PC-Systems zur Erfassung von analogen Messwerten, der digitalen Verarbeitung und der Ausgabe von analogen Größen. In diesem Aufbau ist der Operationsverstärker das wichtigste Bauteil.
Herbert Bernstein
Kapitel 3. Temperatursensoren
Zusammenfassung
Wärme und Temperatur werden im täglichen Sprachgebrauch häufig verwechselt. Es handelt sich hierbei um ganz verschiedene Größen. Die Atome und/oder Moleküle, aus denen jeder Stoff aufgebaut ist, befinden sich, für das menschliche Auge unsichtbar, in fortwährender Bewegung. Mit steigender Temperatur nimmt ihre Geschwindigkeit zu. Die Temperatur beschreibt also den Wärmezustand.
Herbert Bernstein
Kapitel 4. Optische Sensoren
Zusammenfassung
Am Beginn des 20. Jahrhundert erkannte man, dass Licht kein Kontinuum ist, sondern dass es in einzelnen Lichtquanten, den sogenannten Photonen, auftritt. In Halbleitern setzen diese elektrische Ladungsträger frei – Elektronen und Defektelektronen (Löcher). Dieser Effekt bietet die Möglichkeit, die Stärke einfallenden Lichtes elektrisch zu messen, etwa über Spannung, Strom oder Widerstandsänderung. Je nachdem, ob der Prozess der Ladungsfreisetzung durch Licht an der Oberfläche oder im Inneren des Halbleiters stattfindet, unterscheidet man zwischen dem äußeren bzw. inneren photo- bzw. lichtelektrischen Effekt.
Herbert Bernstein
Kapitel 5. Feuchtesensoren
Zusammenfassung
Eine in der Praxis sehr wichtige Messgröße ist die Feuchte von Gasen, insbesondere von Luft. Zuviel oder zuwenig Feuchte kann nicht nur Pflanzen, sondern auch Menschen schädigen und die Funktion technischer Geräte stören. Feuchtesensoren und die zugehörigen Messsysteme helfen, das Wohlbefinden und die Sicherheit zu erhöhen. Es stehen heute zahlreiche Ausführungen zur Verfügung, die zuverlässig, schnell und wirtschaftlich in einer Vielzahl von Gasen die Feuchte und auch den Wassergehalt in nicht wässrigen Flüssigkeiten (Öl, Benzin usw.) ermitteln.
Herbert Bernstein
Kapitel 6. USB-Oszilloskop
Zusammenfassung
Ein USB-Oszilloskop ist ein Messgerät, das aus einem Hardware-Oszilloskopmodul mit den Messeingängen und einer Oszilloskop-Software besteht, das auf einem PC oder Laptop ausgeführt wird. Oszilloskope waren ursprünglich eigenständige Geräte ohne zusätzlicher Signalverarbeitung und erweiterten Messfunktionen, bei denen die Erweiterungen nur als teure Zusatzausstattung zur Verfügung standen. Oszilloskope ab 1990 verwendeten digitale Technologien, um zusätzliche Funktionen zu bieten.
Herbert Bernstein
Backmatter
Metadaten
Titel
Messelektronik und Sensoren
verfasst von
Herbert Bernstein
Copyright-Jahr
2024
Electronic ISBN
978-3-658-38929-1
Print ISBN
978-3-658-38928-4
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-38929-1

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    Bildnachweise