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Nach welchen Überkategorien werden Sensoren eingeteilt?
- Signalquelle
- Messgröße
- Wirkprinzipen
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In welche Arten werden Sensoren nach der Signalquelle eingeteilt?
- Aktiv: Sensoren erzeugen aus dem Messprozess die Energie, die für die Weitergabe der Information nötig ist
- Passiv: Sensor wandelt eine Hilfsgröße entsprechend der Messgröße um
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In welche Arten werden Sensoren nach der Messgröße eingeteilt?
- Geometrie
- Bewegung
- Mechanische Belastung
- Thermodynamische Größen
- Elektrische Größen
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In welche Arten werden Sensoren nach dem Wirkprinzip eingeteilt?
- Mechanisch
- Thermoelektrisch
- Resistiv
- Piezoelektisch
- Magnetisch
- Kapazitiv
- Induktiv
- Optisch
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Nenne Beispiele für aktive Sensoren!
- Thermoelement
- Piezokristall
- Induktionsspule
- ph-Elektrode
- Fotozelle
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Nenne Beispiele für passive Sensoren!
- Dehnungsmessstreifen
- Hitzdraht
- Bourdon-Rohr
- Pt100
- Kapazitiver Druckmesser
- Induktiver Wegsensor
- Mechanische Waagen
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Nenne Beispiele für mechanische Sensoren!
Monometer, Dehnungshebel, Federwaage, Hebelwaage
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Nenne Beispiele für thermoeletrische Sensoren!
Thermoelement
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Nenne Beispiele für resistive Sensoren!
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Nenne Beispiele für piezoelektrische Sensoren!
- Beschleunigungssensor
- Drucksensor
- Mikrophon
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Nenne Beispiele für magnetische Sensoren!
Hall-Sensoren
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Nenne Beispiele für kapazitive Sensoren!
- Drucksensor
- Abstandsensor
- Regensensor
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Nenne Beispiele für induktive Sensoren!
- Inklinometer
- Kraftsensor
- Wegaufnehmer
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Nenne Beispiele für optische Sensoren!
- Fotozelle
- CCD-Chip
- Fotodiode
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Nenne Vorteile mechanischer Sensoren!
- Zuverlässigkeit
- einfache Messkette
- Preis
- ausgereifte Technik
- weite Verbreitung
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Was ist der Seebeck-Effekt?
- Bringt man zwei verschiedene Metalle in Berührung, so wandern aufgrund der unterschiedlichen elektronischen Struktur Elektronen von einem Metall zum anderen. Es baut sich eine Potentialdifferenz auf, die dem anfänglichen Elektronenstrom entgegenwirkt. Nach sehr kurzer Zeit stellt sich ein (dynamisches) Gleichgewicht und eine endliche Potentialdifferenz ein
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Wie ist ein Thermoelement aufgebaut?
Wie funktioniert es?
- Kontaktstelle stellt Diffusionsbremse dar
- Verbleibendes Differenzpotential äußert sich als elektrische Spannung zwischen Enden
- Thermospannung ist Funktion der Temperatur und der Materialpaarung
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Wie lautet das Wirkprinzip resistiver Sensoren?
Änderung des ohmschen Widerstandes in Abhängigkeit von der Messgröße
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Wie ist eine Wheatstone'sche Brücke aufgebaut?
Wie funktioniert sie?
- als abgestimmte Brücke betreibbar (ein bekannter veränderlicher Widerstand so lange geändert bis Spannungsdiffenz 0)
- als unabgestimmte Brücke betreibbar (4 DMS - Aus Spannungsdifferenz kann Dehnung gewonnen werden)
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Was ist der piezoelektrische Effekt?
- Verformung eines piezoelektrischen Materials führt zu Ladungstrannung an den Oberflächen
- Ladung fließt über angeschlossene Elektroden ab
- Energie wird Verfromungsenergie entnommen
- reversibler Vorgang
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Was sind magnetische Sensoren?
Sensoren die ihre Eigenschaften aufgrund eines Magnetfeldes ändern (bsp. Hall-Sensor)
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Nenne Anwendungen für magnetische Sensoren!
- Fahrradtacho
- Drehzahlmesser
- Transistorzündanlage
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Was sind kapazitive Sensoren?
Auf welche unterschiedlichen Weisen können sie betrieben werden?
- Änderung der Kapazität eines Kondensators durch...
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Nenne Beispiele kapazitiver Sensoren!
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Nenne das Wirkprinzip induktiver Sensoren!
Änderung der Induktivität einer Spule durch Variation der magnetischen Flussdichte bzw. der Permeabilität oder der Geometrischen Größen
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In welchen Arten können induktive Sensoren aufgebaut werden?
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Welche Wirkprinzipien werden bei optischen Sensoren unterschieden?
- Äußerer Fotoelektrischer Effekt
- Innererfotoelektrischer Effekt
- => Fotovoltaischer Effekt
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Wie funktioniert der äußere Fotoelektrische Effekt?
Fotozelle: Bei Beleuchtung mit Licht werden Elektronen aus dem Material herausgeschlagen, diese wandern durch das angelegte elektrische Feld zur Kathode => Stromfluss
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Wie funktioniert der Innere Fotoelektische Effekt?
Wie der Fotovoltaische?
- Fotodiode: Ein Halbleiter wird mit Licht bestahlt, dadurch erhöht sich seine Leitfähigkeit. Halbleiter mit p-n Übergang wird in Sperrschicht leitend.
- Fotovoltaisch möglich: (zusätzliche Ladungstrennung)
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Wie ist die Fotodiode aufgebaut?
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Wie ist ein CCD-Chip aufgebaut?
Wie funktioniert er?
- Wird Lichtquant absorbiert, bilden sich Elektronen-Loch-Paare
- Elektroden fließen nächstgelegenem Gate und in den Potentialtopf
- durch Umschalten der Gates können Potentialtöpfe zum Transfergate gebracht werden
- am Transfergate wird Ladung in Spannungssignal überführt, digitalisiert und gespeichert
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Wie funktioniert ein CMOS-Sensor?
- Jedes Pixel hat eigene Auswertung
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Stelle CMOS und CCD gegenüber!
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