Sensoren BT - Elektronik für Ingenieure und Naturwissenschaftler

Abstract

Ein Sensor (lat.: sensus, Sinn) ist ein Fühler, der die Messgrößen der Umwelt erfassen kann. Naturwissenschaftliche Effekte in Physik, Chemie, Biologie und Medizin ermöglichen eine große Vielfalt an Sensoren und Einsatzfeldern. Ein Sensor ist in der Lage, die erwähnten Gesetze ausnutzend, physikalische, klimatische, chemische, biologische und medizinische Größen zu erfassen, diese Informationen auszuwerten und entsprechende Maßnahmen zur Steuerung einzuleiten. In diesem Werk werden hauptsächlich physikalische Messgrößen betrachtet. In diesem Fall wandelt ein Sensor eine physikalische Größe (z. B. Kraft oder Temperatur) mit Hilfe eines physikalischen Effektes in ein weiterverarbeitbares elektrisches Signal (z. B. elektrischer Widerstand, Spannung oder Strom) um, wie dies Abb. 7.1 zeigt. Das Sensorelement erfüllt dabei die Funktion des Aufnehmers, eines Wandlers und eines Verstärkers bzw. einer Auswerte-Elektronik. Man entwickelt zunehmend integrierte Sensoren, die im Sensorelement bereits eine Signalvorverarbeitung mit Hilfe einer Auswerte-Elektronik ermöglichen (gestrichelte Linie in Abb. 7.1). Eventuelle Störgrößen, die den Messwert des Sensors beeinflussen (z. B. Temperatureinflüsse), können rechnerisch mit einem Mikroprozessor berücksichtigt werden. Hierbei können genormte Ausgangssignale erzeugt werden, die von Umgebungseinflüssen wie Temperaturdifferenzen oder Spannungsschwankungen unabhängig sind. In selteneren Fällen kann das Sensorsignal kann auch hydraulische und pneumatische Ausgangsgrößen liefern. Solche Messwertaufnehmer steuern dann die angeschlossenen Stellglieder direkt an.