Sensortechnik

In der Technik gewinnen Sensoren zunehmend an Bedeutung. Die Sensoren selbst werden immer kleiner, intelligenter und preiswerter und haben einen wesentlichen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit der Systeme, in denen sie eingesetzt werden. Gleichzeitig ist jedoch für den Anwender die enorme Vielfalt und Komplexität der heutigen Sensoren fast unüberschaubar geworden.

Das Seminar gibt Ihnen einen aktuellen und strukturierten Überblick über die unterschiedlichen Sensoren bzw. Sensorprinzipien für das Messen nichtelektrischer Größen. Es behandelt sowohl die physikalisch/technischen Grundlagen, als auch das nötige Fachwissen zum Umgang mit Sensorsignalen und -schnittstellen.

Die Seminarinhalte ermöglichen Ihnen das Auswählen geeigneter Sensoren, deren erfolgreiche Integration in Ihr System und den zuverlässigen Einsatz in der Praxis. Auch aktuelle Trends, wie das Vernetzen von Sensoren, werden angesprochen, so dass Sie die Grundideen der Sensordatenfusion kennenlernen, wie sie z.B. für das autonome Fahren eingesetzt wird. Sie werden zudem lernen, welche Rolle Sensoren im Internet der Dinge, im Kontext von Industrie 4.0 und in der Künstlichen Intelligenz spielen.

Das Seminar richtet sich an alle Anwender von Sensoren, beispielsweise im Automobil, bei Automatisierungsaufgaben, in der Haustechnik, im Konsumbereich und allgemein in mechatronischen Systemen.

Montag, 7. und Dienstag, 8. April 2025
9.00 bis 12.15 und 13.45 bis 17.00 Uhr

1. Allgemeines zu Sensoren

• wirtschaftliche Bedeutung der Sensorik, Einsatzgebiete von Sensoren  
• dynamische und statische Kenngrößen, insbesondere Kennlinien    
• Unterscheidung analoge/digitale Sensoren, Elementarsensoren, Sensorsysteme, Multisensorsysteme
• Sensortypen nach Messgrößen und Sensorverfahren
• Grundlagen der Sensorschaltungstechnik (Strom/Spannungsmessungen, Brückenschaltungen, Operationsverstärker)   
• messtechnische Eigenschaften und wirtschaftliche Anforderungen

2. Sensortypen 

• jeweils im Hinblick auf: Funktionsprinzipien, Sensorverfahren, Bauformen, Hersteller, Datenblattspezifikationen, Applikationsbeispiele, Vor- und Nachteile zu Applikationslösungen mit verschiedenen Sensorverfahren

2.1. Positions- und Entfernungsmessung

• resistive, induktive und kapazitive Sensoren zur Positionserfassung
• Laufzeit-Positionssensoren: Ultraschall-Positionssensoren, Radarsensorik, Lichtlaufzeitmessung/Lidar   
• optische Positionssensoren (Lichtschranken, Triangulation, Bildmessung)

2.2. Zeitmessung

• Grundlagen der Zeitmessung, Drehzahlmessung
• Quarzuhren
• Atomuhren, Frequenznormale, optische Uhren
• Grundlagen des GPS

2.3. Geschwindigkeitsmessung

• Lichtschranken
• Doppler-Messungen mit Ultraschall, Radar und Lidar
• Strömungsgeschwindigkeit von Gasen und Flüssigkeiten, Volumen- und Massestromsensoren

2.4.  Kraft, Dehnung und Druckmessungen

• Dehnungsmesstreifen (DMS, Wägezellen)
• Piezosensoren
• Beschleunigungssensoren (MEMS)

2.5. Temperatursensorik

• resistive Verfahren: Widerstände (Pt100), Thermistoren (NTC), Kaltleiter (PTC) 
• Thermoelemente
• Rauschthermometer
• Strahlungsthermometer (Pyrometer, Thermografie)

 2.6. Optische Sensoren    

• Fotodioden, Avalanche-Dioden (APD)
• Bolometer
• Bildsensoren (CCD und APS)
• Fasersensoren für Position, Kraft, Temperatur
• Lasersensoren: Interferometer, Laserkreisel
• Quantensensoren

2.7. Chemische Sensoren

• nichtdispersive Infrarot-Gassensoren (NDIR)  
• Konzentrationsmessungen über Wärmeleitung
• pH-Sensoren
• Nernst-Zelle (Lamda-Sonde für Abgasmessung in Autos)
• Metalloxid-Gassensoren
• Feuchtesensoren

2.8. Magnetfeldsensoren

• Hall-Sensoren
• GMR-Sensoren

3. Sensorschnittstellen

• binäre, analoge und digitale Sensorschnittstellen (Strom-/Spannungsschnittstelle, IO-Link, SPI, I²C-Bus)
• Anbinden analoger und digitaler Sensoren an Mikrocontroller
• Erfassen von Messdaten mit LabVIEW
• Sensoren als Bestandteile des Internets (IoT)
• Sensordatenfusion am Beispiel des autonomen Fahrens