Sensor

Sensor oder Sensor oder Rezeptor ist ein physikalisches System, technisches Gerät oder im weiteren Sinne auch ein biologisches Organ, das auf Veränderungen einer gemessenen Größe (physikalische, chemische) unmittelbar reagiert oder auf den zeitlichen Verlauf der Veränderung.

Die am häufigsten verwendeten Sensoren sind elektrische, die Informationen über die gemessene Größe in eine andere physikalische Bereich, meist in ein elektrisches Signal oder eine elektrische Parameter, umwandeln. Sie ermöglichen die Umwandlung nichtelektrischer Größen in elektrische Signale.

Anwendung

Im Moment werden Sensoren praktisch in allen Arten von industriellen Produkten und Systemen verwendet, sowie in der Prozessautomatisierung, Messung und Regelung. Einige Beispiele: Medizin und medizinische Geräte, Industrie und industrielle Fertigung, Robotik, Verbraucher-Elektronik, Haushaltsgeräte, Transportmittel, Automobile, Verarbeitende Industrie, Landwirtschaft und Lebensmittelindustrie.

Grundlegende Eigenschaften von Sensoren

• Eindeutigkeit - jedem Wert der gemessenen Größe entspricht genau ein Wert der Ausgangsgröße
• Eindeutige Abhängigkeit der Ausgangsgröße von der Eingangsgröße (linear, logarithmisch)
• Empfindlichkeit - der Wert der Veränderung der gemessenen Größe, bei dem noch eine messbare Veränderung der Ausgangsgröße auftritt
• Trägheit - zeitliche Verzögerung des Ausgangssignals nach einer Veränderung der Eingangsgröße
• Konstanz - die Angabe des Sensors ändert sich nicht, wenn sich die Eingangsgröße nicht ändert
• betriebliche Zuverlässigkeit, Genauigkeit, einfache Wartung.
• Unlinearität und Hysterese
• Auflösung
• erlaubter Fehler
• Nullverschiebung und Drift,
• Rauschen,
• Reaktionszeit,
• Frequenzgang.

Übersicht

Die meisten Sensoren sind elektrisch oder elektronisch, obwohl es auch andere Arten gibt. Sensoren sind eine Art von Wandler. Sensoren zeigen entweder direkt Werte an (z. B. Quecksilberthermometer) oder sind mit Anzeiger verbunden (können auch indirekt sein, z. B. über analog oder digital Konverter, oder Computer und Display), um für den Menschen lesbar zu sein. Technische Verfahren ermöglichen die Herstellung immer mehr Sensoren MEMS Technologie. In den meisten Fällen wird dadurch die Möglichkeit der Erhöhung der Empfindlichkeit gesteigert.

Entwicklung

Der globale Markt für Sensoren wächst dynamisch. In Europa gibt es auf dem Markt mehr als hunderttausend verschiedene Arten von Sensoren. Diese Zahl illustriert die breite Anwendung von Sensoren, sowie die Tatsache, dass die Auswahl eines Sensors für eine konkrete Anwendung keine einfache Aufgabe ist. Ein gewisser Grund für das gesteigerte Interesse an Sensoren ist auch die Miniaturisierung dieser Geräte. Für diesen Trend verantwortlich ist der ständige Fortschritt bei der Entwicklung von Technologien, die mit Informations-Technologien kompatibel sind. Im Moment sind Sensoren auf Silizium- oder ähnlicher Technologie für fast jede Größe verfügbar und es gibt weiterhin Raum für die Entwicklung in diesem Bereich.

Einteilung

Weil eine wesentliche Veränderung die Austauschung Energien beinhaltet, können wir Sensoren danach einteilen, welche Art von Energie sie umsetzen oder detektieren. Nach der Eingangsgröße, die gemessen wird, einteilen wir Sensoren mechanischer, thermischer, akustischer, magnetischer, lichter, elektrischer Größen, nuklearen Strahlung und so weiter, und entsprechend davon haben wir Sensoren:

• Entfernung - misst die Länge einer Linie zwischen zwei definierten Punkten
• Position - misst die Koordinaten eines spezifizierten Punktes eines Objekts in einem spezifizierten Bezugssystem

System

• Verschiebung - misst die Veränderung der Position in Bezug auf einen Referenzpunkt,
• Näherung - erkennt das Vorzeichen (positiv oder negativ) der linearen Entfernung zwischen

Objektpunkt und einem festen Referenzpunkt,

• Standlinienmesser - misst die Entfernung der Oberfläche einer Flüssigkeit oder Schüttgut in einem Behälter

bezüglich einer bestimmten horizontalen Referenzebene,

• Winkel - misst den Winkel der Drehung bezüglich einer Referenzposition,
• Neigung - misst den Winkel bezüglich einer Senkrechten zur Erde,
• Tachometer - misst die Umfangsgeschwindigkeit,
• Vibrations-Sensor - misst die Bewegung eines vibrierenden Objekts, ausgedrückt als Verschiebung, Geschwindigkeit oder

Beschleunigung,

• Accelerometer - misst die Beschleunigung.

Zu den Sensoren für Kraft und ähnliche Größen gehören:

• Drucksensor - misst den Druckunterschied bezüglich Vakuum oder einen Referenzdruck (Überdruck oder Unterdruck),
• Kraftsensor - misst die Normalkraft oder Schubkraft
• Drehmoment-Sensor - misst das Drehmoment,
• Dehnungsmessstreifen - misst das lineare relatives Verlängern
• Taktiler Sensor misst den Effekt des Kontakts,
• Matrix-Taktiler - misst die Verteilung der Normalkraft oder Schubkraft

Nach dem elektrischen Ausgangssignal einteilen wir Sensoren in :

• aktive - bei Einwirkung der Eingangsgröße verhalten sie sich wie eine Quelle elektrischer Energie: induktive, thermoelektrische, fotoelektrische, piezoelektrische Sensoren
• passiv - parametrisch - durch die Einwirkung der Eingangsgröße verändert sich einer der Parameter des Sensors: widerstandsbehaftete, induktive, kapazitive

Nach dem verwendeten physikalischen Prinzip:

• Dilatation
• Deformation
• Piezoelektrisch
• Thermoelektrisch
• Fotoelektrisch
• Hall