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3. Kapazitive Sensoren

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Sensor-Technologien
Ein Kapitel aus dem Buch Sensor-Technologien
3 Kapazitive Sensoren3.1 EinleitungIm Zeitalter von Industrie 4.0, in dem sich Maschinen und Prozesse selbst steuern,wird der Fokus verstärkt auf die Automatisierungstechnik gelegt. Die hierfür erforder-lichen Daten werden von Sensoren erfasst und anschließend in elektrische Signaleumgewandelt. Dies ermöglicht es Prozessen und Maschinen, auf veränderte Bedin-gungen und Anforderungen zu reagieren. Eine eindeutige Datenbasis ist die Grund-lage jedes Automatisierungsprozesses. James Watt formulierte dies folgendermaßen:„Niemand kann etwas zielgerecht steuern oder regeln, was er nicht vorher gemessenhat“ [9, S. 13].Die in diesem Kapitel beschriebenen kapazitiven Sensoren basieren auf elektri-schen Kondensatoren und arbeiten nach dem elektromechanischen Wirkprinzip. Diegemessenen Werte werden prinzipbedingt instantan in elektrische Signale umgewan-delt [9, S. 15].Im nachfolgenden Abschnitt „3.2 Messprinzip“ werden die für das Verständniserforderlichen physikalischen und elektrotechnischen Grundlagen präsentiert sowieder Aufbau und die Funktionsweise kapazitiver Sensoren beschrieben. Es folgt die Be-handlung der Auswerteelektronik und der Signalverarbeitung und eine Zusammen-stellungderbesonderenEigenschaftendieserSensorenundderdarausresultierendenVerfahrensvorteile gegenüber anderen Sensoren.Das sich daran anschließende Unterkapitel „3.3 Anwendungen“ gibt einen Über-blick über die verschiedenen Einsatzbereiche kapazitiver Sensoren sowie ihre Bedeu-tung in der Industrie.Im Abschnitt „3.4 Kommerzielle Produkte“ werden kapazitive Sensoren verschie-dener Hersteller und ihre Spezifikationen vorgestellt. Dadurch soll ein Eindruck ver-schafft werden, über welche technischen Eigenschaften die kapazitiven Sensoren aufdem Markt verfügen.Abschließend werden die wichtigsten Punkte aller vorangegangenen Abschnittedieses Kapitels kurz zusammengefasst.3.2 Messprinzip3.2.1 Physikalische GrundlagenIn diesem Unterkapitel werden zunächst die wesentlichen Grundbegriffe zum Ver-ständnis kapazitiver Sensoren behandelt.Unter Mitwirkung von Christian Stoffers, Bercan Tuna
© 2016 Walter de Gruyter GmbH, Berlin/Munich/Boston

3 Kapazitive Sensoren3.1 EinleitungIm Zeitalter von Industrie 4.0, in dem sich Maschinen und Prozesse selbst steuern,wird der Fokus verstärkt auf die Automatisierungstechnik gelegt. Die hierfür erforder-lichen Daten werden von Sensoren erfasst und anschließend in elektrische Signaleumgewandelt. Dies ermöglicht es Prozessen und Maschinen, auf veränderte Bedin-gungen und Anforderungen zu reagieren. Eine eindeutige Datenbasis ist die Grund-lage jedes Automatisierungsprozesses. James Watt formulierte dies folgendermaßen:„Niemand kann etwas zielgerecht steuern oder regeln, was er nicht vorher gemessenhat“ [9, S. 13].Die in diesem Kapitel beschriebenen kapazitiven Sensoren basieren auf elektri-schen Kondensatoren und arbeiten nach dem elektromechanischen Wirkprinzip. Diegemessenen Werte werden prinzipbedingt instantan in elektrische Signale umgewan-delt [9, S. 15].Im nachfolgenden Abschnitt „3.2 Messprinzip“ werden die für das Verständniserforderlichen physikalischen und elektrotechnischen Grundlagen präsentiert sowieder Aufbau und die Funktionsweise kapazitiver Sensoren beschrieben. Es folgt die Be-handlung der Auswerteelektronik und der Signalverarbeitung und eine Zusammen-stellungderbesonderenEigenschaftendieserSensorenundderdarausresultierendenVerfahrensvorteile gegenüber anderen Sensoren.Das sich daran anschließende Unterkapitel „3.3 Anwendungen“ gibt einen Über-blick über die verschiedenen Einsatzbereiche kapazitiver Sensoren sowie ihre Bedeu-tung in der Industrie.Im Abschnitt „3.4 Kommerzielle Produkte“ werden kapazitive Sensoren verschie-dener Hersteller und ihre Spezifikationen vorgestellt. Dadurch soll ein Eindruck ver-schafft werden, über welche technischen Eigenschaften die kapazitiven Sensoren aufdem Markt verfügen.Abschließend werden die wichtigsten Punkte aller vorangegangenen Abschnittedieses Kapitels kurz zusammengefasst.3.2 Messprinzip3.2.1 Physikalische GrundlagenIn diesem Unterkapitel werden zunächst die wesentlichen Grundbegriffe zum Ver-ständnis kapazitiver Sensoren behandelt.Unter Mitwirkung von Christian Stoffers, Bercan Tuna
© 2016 Walter de Gruyter GmbH, Berlin/Munich/Boston

Kapitel in diesem Buch

  1. Frontmatter I
  2. Vorwort V
  3. Inhalt VII
  4. Abbildungsverzeichnis XI
  5. Tabellenverzeichnis XV
  6. 1. Einleitung 1
  7. 2. Mechanoresistive Sensoren 3
  8. 3. Kapazitive Sensoren 23
  9. 4. Magnetisch-induktive Sensoren 39
  10. 5. Triangulatorische Sensoren 77
  11. 6. Interferometrische Sensoren 95
  12. 7. Laufzeitbasierte Sensoren 133
  13. 8. Satellitengestützte Sensoren 179
  14. 9. Zusammenfassung 197
  15. Literatur 201
  16. Stichwortverzeichnis 207
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https://doi.org/10.1515/9783110460957-006

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  1. Frontmatter I
  2. Vorwort V
  3. Inhalt VII
  4. Abbildungsverzeichnis XI
  5. Tabellenverzeichnis XV
  6. 1. Einleitung 1
  7. 2. Mechanoresistive Sensoren 3
  8. 3. Kapazitive Sensoren 23
  9. 4. Magnetisch-induktive Sensoren 39
  10. 5. Triangulatorische Sensoren 77
  11. 6. Interferometrische Sensoren 95
  12. 7. Laufzeitbasierte Sensoren 133
  13. 8. Satellitengestützte Sensoren 179
  14. 9. Zusammenfassung 197
  15. Literatur 201
  16. Stichwortverzeichnis 207
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