Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Lehrstuhl Funktionswerkstoffe Einführung in die Funktionswerkstoffe Kapitel 1: Einleitung und Sensoren Prof. Dr. F. Mücklich, Dipl.-Ing. Carsten Gachot.

Ähnliche Präsentationen


Präsentation zum Thema: "Lehrstuhl Funktionswerkstoffe Einführung in die Funktionswerkstoffe Kapitel 1: Einleitung und Sensoren Prof. Dr. F. Mücklich, Dipl.-Ing. Carsten Gachot."—  Präsentation transkript:

1 Lehrstuhl Funktionswerkstoffe Einführung in die Funktionswerkstoffe Kapitel 1: Einleitung und Sensoren Prof. Dr. F. Mücklich, Dipl.-Ing. Carsten Gachot

2 Einführung in die Funktionswerkstoffe2 Lehrstuhl Funktionswerkstoffe Vorbereitung Formalitäten klären: Teilnehmerliste ausdrucken und ausfüllen lassenTeilnehmerliste Demonstrationsobjekt: Lambda-Sonde Klausurtermine klären: Haupt- und Nachklausur Checkliste von Frau Filipp beachten Checkliste Studenten müssen sich acht Tage vor der Klausur über Hispos angemeldet haben!

3 Einführung in die Funktionswerkstoffe3 Lehrstuhl Funktionswerkstoffe Funktionswerkstoffe, Inhalte der Vorlesung 1.Einleitung und Sensoren 2.Phasenumwandlungen 3.Martensittransformationen 4.Formgedächtniswerkstoffe 5.Magnetismus: Repetitorium, Weichmagnete, Hartmagnete, magnetische Speichermedien 6.Magnetische Formgedächtniswerkstoffe 7.Magnetostriktion 8.Dielektrika 9.Piezoelektrische Werkstoffe

4 Einführung in die Funktionswerkstoffe4 Lehrstuhl Funktionswerkstoffe Funktionswerkstoffe, Buchempfehlungen Physical Metallurgy Principles von Reed-Hill Wadsworth Verlag, 3. Auflage ISBN: Phase Transformations in Metals and Alloys von D. Porter CRC Press Inc., 2. Auflage ISBN: Physikalische Grundlagen der Materialkunde von G. Gottstein Springer Verlag ISBN: Werkstoffwissenschaft von Schatt & Worch Wiley - VCH, 9. Auflage ISBN: Physikalische Chemie von P. Atkins Wiley - VCH, 3. Auflage ISBN: Einführung in die Festkörperphysik von Ch. Kittel Oldenbourg Verlag, 14. Auflage ISBN: Keramik von H. Schaumburg, B.G. Teubner Stuttgart, ISBN:

5 Einführung in die Funktionswerkstoffe5 Lehrstuhl Funktionswerkstoffe Lernziele von Kapitel 1: Einleitung und Sensoren Was sind Funktionswerkstoffe? Was sind Aktoren/Sensoren? Wie funktioniert eine Lambda-Sonde?

6 Einführung in die Funktionswerkstoffe6 Lehrstuhl Funktionswerkstoffe Noch kein Ende in Sicht! 2 Elemente5.000 Systeme80% bekannt 3 Elemente Systemeca. 5% bekannt 4 Elemente Systeme< 1% bekannt … und strukturelle Vielfalt

7 Einführung in die Funktionswerkstoffe7 Lehrstuhl Funktionswerkstoffe Wir alle haben täglich mit Werkstoffen zu tun

8 Einführung in die Funktionswerkstoffe8 Lehrstuhl Funktionswerkstoffe Werkstoffe für extrem Anforderungen Was haben ein kraftwerk und ein Airbus gemeinsam?

9 Einführung in die Funktionswerkstoffe9 Lehrstuhl Funktionswerkstoffe Enorme chemische Vielfalt …viele Gesichter sind möglich! Konstruktive Vielfalt Turbinenwerkstoffe die Multi-Talente in der Werkstoffwissenschaft

10 Einführung in die Funktionswerkstoffe10 Lehrstuhl Funktionswerkstoffe Funktionswerkstoffe Was sind Funktionswerkstoffe? Werkstoffe, die mehr leisten sollen als Festigkeit, Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit!

11 Einführung in die Funktionswerkstoffe11 Lehrstuhl Funktionswerkstoffe Sensoren und Aktoren Einleitung Was sind Sensoren und Aktoren ? SensorenAktoren Sensoren sind (elektronische) Bauelemente zur qualitativen oder quantitativen Detektion einer physikalischen Größe Aktoren oder auch Aktuatoren (engl. Actuator) wandeln eine physikalische Eingangsgröße z.B. eine elektrische Spannung in eine andere Ausgangsgröße z.B. mechanisches Signal um.

12 Einführung in die Funktionswerkstoffe12 Lehrstuhl Funktionswerkstoffe Sensoren und Aktoren Sensorbeispiele Photowiderstände Temperatursensoren CCD-Sensor Beschleunigungssensor Ultraschallsensor Drucksensor Durchflusssensor

13 Einführung in die Funktionswerkstoffe13 Lehrstuhl Funktionswerkstoffe Sensoren und Aktoren Sensoren in der Fahrzeugtechnik [Quelle: Sprick, N., Uni Mainz]

14 Einführung in die Funktionswerkstoffe14 Lehrstuhl Funktionswerkstoffe Sensoren und Aktoren Beispiel I Die Lambda-Sonde Was ist das ? Die Lambda-Sonde (Bosch 1976) ist ein Messgerät zur Bestimmung des Verhältnisses von Luft zu Kraftstoff während der Verbrennung. Die Messung basiert auf dem Restsauerstoffgehalt im Abgas. Aufbau: Aufbau als Fingersonden. Form eines Hütchens mit Abgas außen und Referenzluft im Inneren. Sensoren werden in Planartechnik aus mehreren Schichten aufgebaut. Keramikelement wird von einem metallischen Schutzrohr umgeben. Für den Gaszutritt sorgen kleine Bohrungen. Messprinzipien: a) Spannung Festkörperelektrolyt (Nernstsonde) b) Widerstandsänderung einer Keramik (Widerstandssonde) Verwendung in Motoren: Die Sonde wird in Ottomotoren in der Regel in den Abgaskrümmer oder das Sammelrohr direkt dahinter eingeschraubt.

15 Einführung in die Funktionswerkstoffe15 Lehrstuhl Funktionswerkstoffe Sensoren und Aktoren Beispiel I Funktionsweise Nernst-Sonde Eine Seite des Sensors ist dem Abgasstrom ausgesetzt, während die andere Seite an einer Sauerstoffreferenz liegt. Ab einer Temperatur von ca. 300°C wird die eingesetzte Yttrium-dotierte ZrO 2 (Warum Yttrium dotiert?) Keramik leitend für negative Sauerstoffionen. Ionendiffusion zum Abgas! Die 2-fach negativ geladenen Sauerstoffionen können bei der gegebenen Temperatur durch die Keramik hindurchtreten. Ionisation durch Elektronen von Elektroden. Zwischen den Pt-Elektroden lässt sich die Sondenspannung abgreifen. Ein Steuergerät regelt damit das Luft/Kraftstoffverhältnis.

16 Einführung in die Funktionswerkstoffe16 Lehrstuhl Funktionswerkstoffe Sensoren und Aktoren Beispiel I Die Lambda-Sonde

17 Einführung in die Funktionswerkstoffe17 Lehrstuhl Funktionswerkstoffe Der Bewegungsmelder Erfassungsbereich eines passiven Infrarot-Sensors Bewegungsmelder kann prinzipiell mit elektromagnetischen Wellen, Ultraschall oder Infrarotstrahlung arbeiten. Am häufigsten kommt der Passive-Infrarot-Sensor vor. Grundlage ist das pyroelektrische Verhalten der Empfängerfläche. Körperwärme von Menschen und Tieren wird damit detektiert. Linsen bündeln die Infrarotstrahlung vor dem Sensorelement, welches einen segmentierten Erfassungsbereich hat. Erfolgt eine Bewegung quer! zu den Segmenten ändert sich die Temperatur innerhalb einiger Segmente geringfügig, so dass zu den Nachbarsegmenten ein T entsteht. Dies führt zu einer elektrischen Spannung! Für die erzielbare Polarisation P ij gilt: P ij = p T p: pyroelektrische Konstante [Quelle: Wikipedia] Sensoren und Aktoren Beispiel II

18 Einführung in die Funktionswerkstoffe18 Lehrstuhl Funktionswerkstoffe Medizintechnische Anwendungen: Video: Bending Sensoren und Aktoren Beispiel III


Herunterladen ppt "Lehrstuhl Funktionswerkstoffe Einführung in die Funktionswerkstoffe Kapitel 1: Einleitung und Sensoren Prof. Dr. F. Mücklich, Dipl.-Ing. Carsten Gachot."

Ähnliche Präsentationen


Google-Anzeigen