Messung mechanischer Eigenschaften Sensoren II Elektronisch messen, steuern und regeln (Lektion 4): Mechanische Grössen (Sensoren II)

Sensoren für Mechanische Grössen Auslenkung / Ort über geometrische Faktoren in elektrischen Gesetzen Kraft via Auslenkung Druck via Kraft via Auslenkung Masse via Kraft via Auslenkung Elektronisch messen, steuern und regeln (Lektion 4): Mechanische Grössen (Sensoren II)

Geometrische Faktoren Induktivität Kapazität Ohmscher Widerstand Elektronisch messen, steuern und regeln (Lektion 4): Mechanische Grössen (Sensoren II)

Induktive Sensoren Dynamisch über Impedanzmessung Strom bei stationärer Wechselspannung Statisch über Messung einer induzierten Spannung Elektronisch messen, steuern und regeln (Lektion 4): Mechanische Grössen (Sensoren II)

Kontaktmikrofon Kohlemikrofon: mit Kohlegrieß gefüllte Kapsel Widerstandsänderung mit dem Schalldruck Spule Kondensator Schlechter Frequenzgang insbesondere bei hohen Frequenzen. Robust und billig. Anwendung: hauptsächlich Telefon U~ U=+U~ i0 Elektronisch messen, steuern und regeln (Lektion 4): Mechanische Grössen (Sensoren II)

Kapazitives Mikrophon Messung des Stroms bei Kapazitätsänderung über konstanter Spannung. Messung der Kapazität bei stationärer, hochfrequenter Wechselspannung. C(t) Bewegliche dünne Metall- membran R U~ U Elektronisch messen, steuern und regeln (Lektion 4): Mechanische Grössen (Sensoren II)

Ohmsch Schleifer (Bei gutem Kontakt hohe Reibung. Nur für „robuste“ Anwendungen) Dehnung (Gut miniaturisierbar.) Elektronisch messen, steuern und regeln (Lektion 4): Mechanische Grössen (Sensoren II)

Widerstandsänderung durch elastische Dehnung F F I l: Länge d: Breite h: Höhe r: spez. Widerstand Elektronisch messen, steuern und regeln (Lektion 4): Mechanische Grössen (Sensoren II)

Hooke‘sches Gesetz F F L: Länge d: Breite S: Zugspannung E: Elastizitätsmodul s: Poissonzahl EStahl= 200 Gpa sStahl = 0.3 Elektronisch messen, steuern und regeln (Lektion 4): Mechanische Grössen (Sensoren II)

Dehnung längs zum Strom F F I Elektronisch messen, steuern und regeln (Lektion 4): Mechanische Grössen (Sensoren II)

Taylorentw. für kleine S/E Widerstandsänderung längs Dehnung Elektronisch messen, steuern und regeln (Lektion 4): Mechanische Grössen (Sensoren II)

Dehnung Quer zum Strom I F Widerstandsänderung quer zur Dehnung Elektronisch messen, steuern und regeln (Lektion 4): Mechanische Grössen (Sensoren II)

Dehnmess-Streifen Elektronisch messen, steuern und regeln (Lektion 4): Mechanische Grössen (Sensoren II)

Dehnmess-Streifen Signal (weiss) Speisung (braun) + Signal (grün) + Speisung (gelb) Elektronisch messen, steuern und regeln (Lektion 4): Mechanische Grössen (Sensoren II)

Dehnmess-Streifen R2 R1 R3 R4 Elektronisch messen, steuern und regeln (Lektion 4): Mechanische Grössen (Sensoren II)

Hooke‘sche Theorie für Dehnmess-Streifen Elektronisch messen, steuern und regeln (Lektion 4): Mechanische Grössen (Sensoren II)

Achtung Temperatur Dehnmess-Streifen müssen denselben Temperatur-Ausdehnungskoeffizienten haben, sonst entstehen „Schattenkräfte“ Elektronisch messen, steuern und regeln (Lektion 4): Mechanische Grössen (Sensoren II)

Messung kleiner Widerstandsänderungen Problem: Miss Widerstandsänderungen im Promillebereich ! Lösung mit Halb- bzw. Vollbrücke (Vgl. Übung Physik I) Elektronisch messen, steuern und regeln (Lektion 4): Mechanische Grössen (Sensoren II)

Halbbrücke +5 V R1 R2 V R2 R1 Abgleich- Potentiometer Elektronisch messen, steuern und regeln (Lektion 4): Mechanische Grössen (Sensoren II)

Vollbrücke +5 V R2‘ R2 V R1‘ R1 R2 / R1 = R2‘ / R1‘ Normalerweise Elektronisch messen, steuern und regeln (Lektion 4): Mechanische Grössen (Sensoren II)

Vollbrücke aus zwei Halbbrücken LabView: Softwaremässige Subtraktion Elektronisch messen, steuern und regeln (Lektion 4): Mechanische Grössen (Sensoren II)

Gleichspannungs-Verstärker Elektronisch messen, steuern und regeln (Lektion 4): Mechanische Grössen (Sensoren II)

Kraft auf Magnete Kraft auf magn. Dipol F=p * dB/dz Feld der endlichen Spule: Nanopraktikum: N=2001 Elektronisch messen, steuern und regeln (Lektion 4): Mechanische Grössen (Sensoren II)

Einseitig eingespannter Balken. z B: Flächenträgheitsmoment b: Breite des Balkens h: Höhe (bzw. Dicke) d. B. L: Länge des Balkens E: Elastizitätsmodul F m x Elektronisch messen, steuern und regeln (Lektion 4): Mechanische Grössen (Sensoren II)

Interpolator.vi Elektronisch messen, steuern und regeln (Lektion 4): Mechanische Grössen (Sensoren II)