Auch in diesem Jahr rechnen die Veranstalter der Sensor + Test mit vielen internationalen Besuchern.

(Bild: Ama Service GmbH)

| von Alfred Vollmer

Für den AMA Verband für Sensorik und Messtechnik e.V. als Träger und die AMA Service GmbH als Veranstalter der Messe Sensor + Test gibt es „in Europa keine vergleichbare Plattform, auf der Anwender auf so viele innovative Anbieter von Sensorik, Mess- und Prüftechnik aus aller Welt treffen können“. Da ist es kaum verwunderlich, dass in diesem Jahr wohl rund 600 Aussteller und über 9000 Besucher nach Nürnberg fahren werden.

Drucksensoren

Der Besucherantrag auf die Sensoren und Messgeräte war auf der letztjährigen Sensor   Test bereits groß.

Der Besucherandrang auf die Sensoren und Messgeräte war auf der letztjährigen Sensor + Test bereits groß. Sensor + Test

Zwar können die Besucher auf der Sensor + Test viele verschiedene Standardaufnehmer mechanischer Messgrößen finden, aber wer genau hinschaut, wird auch Spezialitäten und das nicht Alltägliche entdecken. Die zur Messung von Druck und Differenzdruck eingesetzten Technologien reichen von piezoresistiven Siliziumsensoren für Druckmessung in flüssigen und gasförmigen Medien bis zu Dünnschicht-Dehnungsmessstreifen, wobei manchen Sensoren zusätzlich Temperatursensoren enthalten.

So zeigt der amerikanische Hersteller Pressure-Sensor Bluetooth-fähige MEMS-Drucksensoren sowie vorgefertigte Sensormodule und Keramiksensoren für Automobil-, Industrie- und Consumer-Anwendungen, aber auch Sensoren für Luftverdichter- und Wasseraufbereitungsanwendungen. Sensoren für Absolutdruckmessungen mit Kantenlängen von einem Millimeter wird das CiS Forschungsinstitut für Mikrosensorik ausstellen. Die eingebetteten Piezowiderstände haben eine Empfindlichkeit von 20 μV/hPa bei Messgenauigkeiten von bis zu 0,001 hPa. Durch die hohe Auflösung eignen sie sich für die Navigation in Innenräumen oder für Überwachungsaufgaben wie etwa die Sturzerkennung von Patienten.

Drucksensoren von Analog Microelectronics.

Drucksensoren von Analog Microelectronics. Analog Microelectronics

Miniaturisierte Drucktransmitter im kompakten Metallgehäuse messen verschiedene Druckarten wie Absolut-, Relativ- und Differenzdruck im Druckbereich von 50 mbar bis 10 bar. Im robusten Metallgehäuse können die Sensoren des Mainzer Unternehmens Analog Microelectronics in pneumatischen Systemen geringe differenzielle Druckänderungen bei hohem Systemdruck messen. Zum Einsatz kommen die 35 x 25 x 25 mm3 großen Sensoren in der Medizintechnik zur Gasstromüberwachung oder als Füllstandanzeiger in Flüssigkeitstanks oder zur Druckmessung in Reinräumen.

„Der weltweit kleinste digitale Differenzdrucksensor“, den Sensirion fertigt, misst lediglich 5 x 8 x 5 mm3 und erlaubt damit neue Anwendungsmöglichkeiten wie die Messung des Massendurchflusses in der Medizintechnik oder in der Konsumgüterindustrie.  Keller Gesellschaft für Druckmesstechnik zeigt den  „kleinsten Drucktransmitter, der sich mit der I2C­-Schnittstelle zur einfachen Integration in mikrocontroller­basierte Systeme eignet“. Mit einem „besonders niedrigen Stromverbrauch“ und RFID-Schnittstelle bietet er sich auch für batteriebetriebene Geräte an. ACS-Control-System aus Eggenfelden wiederum will „den kleinsten programmierbaren 2-Draht-Drucksensor mit HART-Schnittstelle“ in Nürnberg ausstellen. Er ist vollverschweißt und eignet sich zur Überwachung des Relativdrucks in Gasen, Dämpfen, Flüssigkeiten und Stäuben.

Ratiometrischer Druckaufnehmer von Sensaggio.

Ratiometrischer Druckaufnehmer von Sensaggio. Sensaggio

Der italienische Sensorhersteller Sensaggio entwickelte ursprünglich für den Automobilsektor einen ratiometrischen Druckaufnehmer, bei dem es auf besonders unverfälschte Ergebnisse ankommt. Jetzt gibt es den gleichen Sensor auch für den industriellen und biomedizinischen Sektor. Der Druckaufnehmer nutzt eine piezoresistive, chemisch geätzte Keramikmembran und misst die Änderung des spezifischen Widerstandes mit einer Wheatstone-Brücke. Am Stand des rumänischen Herstellers Sitex gibt es Differenzfeindrucksensoren mit piezoresistiven Siliziummembranen zu sehen, wobei sich auf dem 3 x 3 mm2 großen Gesamtchip eine 1 mm2 Si-Membran befindet. Die Druckbeaufschlagung erfolgt dabei auf beiden Seiten der Membran. Damit lässt sich der Sensor sowohl als Messfühler als auch als Differenzdruckmesser verwenden.

Bei seinen leiterplattenbasierten Drucksensoren hebt Pewatron besonders das „extrem rauscharme analoge Ausgangssignal, eine hohe Auflösung und eine schnelle Abtastrate“ hervor. Möglich wird dies durch ein Zwei-Chip-System, bestehend aus einem MEMS-Sensorchip und einem Chip zur Signalkonditionierung. Anwendungsgebiet sind Highend-Messgeräte für die nicht-invasive Blutdruckmessung. Der Standardmessbereich der Sensoren liegt zwischen 0 und 250 mbar beziehungsweise 0 und 12 bar. Mit der Einpunkt-Druckschwellwerterkennung lässt sich ein kleiner Druckschalter realisieren.

Einen Überblick zu Drehmoment- und Gewichtssensoren auf der Sensor + Test gibt es auf der nächsten Seite.

Drucksensoren von Pewatron.

Drucksensoren von Pewatron. Pewatron

Kraft, Gewicht, Drehmoment

Miniaturwägezellen in einem Edelstahlgehäuse mit integrierter Verkabelung messen sowohl auf Druck und Zug – mit einer Genauigkeit von 0,15 bis 0,25 Prozent. Aufgrund ihrer kompakten Größe lassen sie sich leicht in Arbeitsschächte von Maschinenprüfsystemen integrieren, um Kräfte auf einer angetriebenen Welle zu messen. Im Rahmen eines Forschungsprojektes entwickelte die HTW des Saarlands jetzt hochempfindliche Dehnungsmessstreifen aus funktionalen Dünnschicht-Sensormaterialien, die unempfindlich gegenüber Temperaturänderungen sind. Sie eignen sich für Kraft-, Druck-, Drehmoment- und Gewichtsmessungen.

Lorenz Messtechnik hat rotierende digitale Drehmomentsensoren entwickelt, die den Anwendern die Drehmomentmesstechnik durch einen schnellen elektrischen Messaufbau erleichtern sollen. Im Sensor sind dabei alle Kalibrierungsdaten hinterlegt, die die Messsoftware für die Konfiguration auslesen kann. Als Anzeige- und Auswerteeinheit genügt ein handelsüblicher Rechner mit USB-Anschluss. Die Messrate beträgt bis zu 2.500 Messungen pro Sekunde.  Meist ist mehr als „nur“ der nackte Sensor gefragt. So fertigt Manner Sensortelemetrie Drehmomentflansche für die hochgenaue dynamische Drehmomenterfassung. Dabei korrigiert ein Sensorsignalverstärker in Echtzeit die Nullpunkttemperaturablagen in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur an der Messstelle und veredelt so Serienbauelemente zu hochgenauen Drehmomentmessgliedern.

Sensortelemetrie-Messflansche von Manner.

Sensortelemetrie-Drehmomentflansche von Manner. Manner

Sechs-Achsen-Sensoren messen die Kräfte und Momente in den drei Richtungen des Raums. Auf diese Weise können sie die Greifkraft von Roboterzangen und vielen Anwendungen in der Robotik und Fertigungstechnik bestimmen. Ein achtkanaliger Messverstärker von ME-Meßsysteme, der mehrere Kanäle über der Zeitachse (y-t-Diagramm) oder über einer x-Achse (x-y-Diagramm) aufzeichnet, liefert hierbei die Basis zur Auswertung der Sensordaten. Wenn es um robotische Mikromanipulationssysteme mit MEMS-Mikrogreifern für Zellmanipulationen, in die Mikrosensoren für die Positionsmessung und Kraftrückkopplung integriert sind, dann kommen die Produkte des rumänischen Unternehmens Sitex ins Spiel.

Acht-kanaliger Messverstärker von ME-Meßsysteme.

Acht-kanaliger Messverstärker von ME-Meßsysteme. ME-Meßsysteme

Siliziumbasierte MEMS-Sensoren können sicherheitsrelevante Schraubverbindungen im Maschinenbau, in der Fördertechnik und in Windkraftanlagen kontrollieren. Der neue Sensor von CiS Forschungsinstitut für Mikrosensorik wird dabei auf dem Schraubenkopf appliziert und misst dessen Verformung aufgrund der Schraubenvorspannkraft, die zwischen Gewinde und Schraubenkopf auf die zu verbindenden Werkstücke wirkt. Intern sind dazu vier piezoresistive, dehnungsempfindliche Messwiderstände über eine Wheatstonesche Brücke verschaltet. Die aktive Fläche ohne die elektrischen Anschlüsse beträgt hierbei lediglich  200 x 200 μm² bei einer Dicke von 10 μm.

Auf der nächsten Seite stellen wir die Neuigekeiten bei den Geschwindigkeit- und Schwingungssensoren vor.

Geschwindigkeit, Beschleunigung, Schwingung

Lidar ist eine dem Radar sehr verwandte Methode zur optischen Abstands- und Geschwindigkeitsmessung. Ein Lidar-basierter Sensor ermittelt durch Laufzeitmessung die Position und die Geschwindigkeit von vorausfahrenden Fahrzeugen, und in automatisiert fahrenden Autos ist ein Lidar-Sensor neben der Kamera und dem Radar ein unverzichtbarer Basissensor. Integriert in moderne Systeme entstehen daraus adaptive Geschwindigkeitsregelungen oder Laserpistolen für die Geschwindigkeitskontrollen der Polizei. Nach Angaben von Laser Components kommen hierbei als Sender Impulslaserdioden zum Einsatz, die bei 905 nm Spitzenleistungen bis zu 650 W haben. Das reflektierte Signal fangen dann Si-PIN- oder Si-Avalanche-Fotodioden ein.

Impulslaserdioden von Laser Components.

Impulslaserdioden von Laser Components. Laser Components

Triaxiale Beschleunigungssensoren eignen sich besonders gut für Industrieumgebungen, bei denen eine Messung der Vibrationen in allen drei Raumachsen gefragt ist, zum Beispiel in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und der Landwirtschaft sowie im Berg- und Straßenbau. Untertauchbare triaxiale Miniaturbeschleunigungssensoren von Disynet sind hermetisch abgedichtet und haben eine umspritzte Gummimanschette am Kabelausgang. Damit erreicht der Sensor einen wasserdichten Schutz nach IP68, der einem Wasserdruck von bis zu 12 bar standhält. Der 500 g-Sensor hat eine Empfindlichkeit von 10 mV/g; der 50 g-Sensor eine Empfindlichkeit von 100 mV/g. Derselbe Hersteller bietet auch einen triaxialen Vibrationssensor in einem robusten, wasserdichten Edelstahl-Gehäuse nach IP66 mit einem Montageloch in der Mitte. Eine interne Elektronik verringert das Rauschen und erhöht die Stabilität der Vorspannung. Wer elektrisch isolierte IEPE-Miniaturbeschleunigungssensoren sucht, findet sie auch mit einer innen schwarz eloxierten Aluminiumhülle. Würfelförmige Beschleunigungsaufnehmer von Metra Meß- und Frequenztechnik wiederum lassen sich direkt mit einem M3-Gewinde oder einem Kunstsstoffclip befestigen und eignen sich aufgrund ihrer Messeigenschaften besonders für die Modalanalyse. Sie haben Empfindlichkeiten 10 und 100 mV/g.

Die auf MEMS-Basis arbeitenden SIL2-Schwingungs- und Vibrationssensoren von TWK Elektronik erfassen die einwirkende dynamische Beschleunigung und digitalisieren die Daten, um sie dann für viele Funktionen zur Verfügung zu stellen. Durch Filter elfter Ordnung lassen sich hierbei bevorzugte Frequenzbänder herausfiltern, beispielsweise die im Bereich 0,1 bis 2 Hz angesiedelten Turmschwingungen von Windkraftanlagen.

Laservibrometer können Materialeigenschaften, Fehler oder charakteristische Eigenschaften bei den unterschiedlichsten Prüflingen anhand des Schwingverhaltens sehr genau bestimmen. Die Laservibrometer von SIOS Meßtechnik ermöglichen die berührungslose Schwingungsmessung an Oberflächen beliebiger Rauheit im Bereich von 0 bis 5 MHz bei einer Auflösung im Subnanometerbereich. Der Arbeitsabstand lässt sich hierbei durch ein eingebautes Objektiv zwischen einigen Zentimetern und einigen Metern stufenlos einstellen.

Ein Laservibrometer von SIOS.

Laservibrometer von SIOS. SIOS

Eine neue Generation von Schwingungsanalysatoren aus dem Hause IFTA lässt sich für hochdynamische Impulsmessungen und winkelbezogene Auswertungen nutzen, um Drehschwingungen an Antriebssträngen zu untersuchen oder Torsionsschwingungen an Turbomaschinen zu überwachen. Mit dem anpassbaren Triggerschwellwert ist das automatische Nachführen bei sich ändernden Messbedingungen möglich.  Von GEPA stammt ein mobiles Messsystem für die Schwingungsdiagnose nach VDI 3834, das im Messbereich von 0 bis 10 Hz Eigenfrequenzen, Gondelschwingungen, Rotationen, Unwuchten und Flügelfehlstellungen von Windkraftanlagen oder sehr niederfrequente Schwingungen an Maschinen und Bauwerken analysiert. Das Überschreiten von Grenzwerten und Warnschwellen meldet das System über verschiedene Funktechnologien.

Die hochauflösenden Neigungssensoren von A. B. Jödden basieren auf einem sehr genauen und robusten Pendelsystem aus hochreinem Silizium, bei dem sich durch eine Beschleunigung, Neigung oder Vibration in Messrichtung das Pendel mit der Prüfmasse bewegt. Die zweikanaligen Neigesensoren messen Verschiebungen mit einer Auflösung bis zu 0,002 Prozent; die Beschleunigungssensoren messen Beschleunigungen von ±2 g bis ±18 g bei Auflösungen von 0,002 Prozent. Ein Mehrkanalsystem von M+P International Mess- und Rechnertechnik ermöglicht es, bei Vibrationstests an großen Strukturen Prüfling und Schwingerreger zuverlässig und unabhängig von den Messdaten zu überwachen und zu schützen. Die Kanäle messen die Antwortsignale vor, während und nach dem Vibrationstest unabhängig vom Schwingregelsystem in Echtzeit und vergleichen sie mit den nutzerdefinierten Warn- und Abbruchgrenzen.

Heiß her geht es auf der folgenden Seite mit den Temperatursensoren.

Temperatur

Auf der Sensor + Test 2017 erwarten die Besucher wohl etwa 600 verschiedene Temperatur-Sensorelemente, von denen die Mehrzahl Pt-, NTC- oder KTY-Typen sind. Dies fängt an mit kundenspezifischen Bauformen für die Medizintechnik, den Rennsport, die Energietechnik oder ganz allgemein für die Mess- und Regelungstechnik sowie die Gebäudeautomation. Pyroelektrische Infrarotsensoren eignen sich besonders für den Einsatz in der berührungslosen Temperaturmessung, in der Gasanalytik, der Spektroskopie, der Umweltmesstechnik und der Sicherheitstechnik. Durch Ionenstrahl-Ätztechnologien erreichen die Hersteller hierbei mittlerweile sehr hohe Werte der spezifischen Detektivität D*.

Vom chinesischen Unternehmen Shanghai JNL Industry kommen Thermoelementdrähte, die das Unternehmen in vielen unterschiedlichen Temperaturbereichen als Rollenware für Messaufgaben und Temperatursensoren beziehungsweise als Verlängerungs- oder Kompensationsdraht ausliefert.  Platinbasierte RTDs mit stabilen und schnellen Linearausgängen wiederum wird Honeywell in verschiedenen Widerstandsbereichen und in diversen Gehäusen und Größen ausstellen.

Infrarotsensor von Texys.

Infrarotsensor von Texys. Texys

Jumo ist durch eine eingebrannte Hochtemperatur-Glasschicht, welche die Platinstruktur des Messwiderstands abdeckt, in der Lage, einen PT-Temperatursensor für Temperaturen bis zu 250 °C zu fertigen. Der Sensor ist somit besonders gut gegen Umgebungseinflüsse geschützt und kann damit auch in Heizern, Infrarot-Strahlern oder für kalorimetrische Messungen zum Einsatz kommen. Ein Infrarotsensor des französischen Unternehmens Texys wiederum hält Betriebstemperaturen bis 180 °C stand und kann so die Temperaturen von Carbon-Bremsscheiben messen. Ein PT1000-Ausgang misst mit hoher Genauigkeit die Innentemperatur des Sensors, so dass am Ausgang der Messwert für die Zieltemperatur in Abhängigkeit von der Signalausgabe und der Umgebungstemperatur zur Verfügung steht. Zudem stellt das Unternehmen auch einen schockgeschützten Infrarotsensor für die Messung der Bremsscheibentemperatur in rauer Umgebung im Temperaturbereich von 50 bis 800 °C aus.

Die klassische Methode der Online-Temperaturerfassung mittels Tauchspule und einem NTC als Temperaturfühler (Essertsche Methode) versagt bei hohen Belastungen wie sie im PKW-Kolben auftreten. Deshalb entwickelte Manner Sensortelemetrie ein robustes achtkanaliges Temperaturerfassungssystem, das online die Temperaturen an wichtigen Punkten im Kolben erfasst. Der bis 200°C temperaturfeste Sensortelemetrieverstärker im Kolben scannt pro Kolbenhub die Temperaturmessstellen und überträgt die Messwerte an eine stationäre Auswerteeinheit. Auch dieses Exponat wird auf der Sensor + Test zu sehen sein.

Infrarot-Messfühler von Oriental System Technologies.

Infrarot-Messfühler von Oriental System Technologies. Oriental System Technologies

Der taiwanesische Hersteller Oriental System Technology wiederum liefert berührungslos messende Infrarot-Temperaturfühler auf MEMS-Basis mit einer temperaturempfindlichen Fläche von 8 x 8 beziehungsweise 16 x16 Pixeln. Die kompakten Module eignen sich für eine intelligente HLK-Steuerung, als Präsenzmelder für die Haussicherheit, als Gestensteuerung für interaktive Geräte oder als Einbruchserkennung.

Das passende Dichtungsmaterial sowie Messumformer und Klemmsockel präsentiert der deutsche Hersteller Delta-R in Form von Anschlussköpfen aus Aluminium mit Kabelanschlussmuttern aus vernickeltem Stahl und Gummi oder Silikon auf seinem Messestand.

Klimasensoren, die unter anderem Temperatur und Feuchtigkeit messen, stellen wir auf der nächsten Seite vor.

Klimatische Messgrößen

In diesem Abschnitt geht es vorrangig um eine Kombination aus Feuchte- und Temperaturmessung. Auf der Sensor + Test 2017 sind außerdem auch Sensoren für barometrischen Luftdruck, atmosphärische Gaskonzentrationen, Rauch, Staub, aber auch für Solarstrahlung zu finden.

So erfasst ein hochempfindlicher Gassensor von IDT Integrated Device Technology beispielsweise selektiv mehrere flüchtige organische Verbindungen, einschließlich Formaldehyd und Ethanol. Eine 3,0 x 3,0 x 0,7 mm3 große Silizium-Mikroheizplatte mit nanostrukturiertem Sensormaterial ermöglicht dabei eine hochempfindliche Gasmessung. Mit dem zugehörigen ASIC besteht die Möglichkeit, den Chip in verschiedene Endgeräte wie Mobiltelefone, Wearables und andere Geräte einzubauen. An den neuen Mehrkanalanalysator von Zirox Sensoren & Elektronik wiederum, der für mindestens drei unterschiedliche Messgasbestandteile ausgelegt ist, lassen sich WLD-, NDIR- und YSZ-Gassensoren anschließen. Interne Berechnungsmöglichkeiten entsprechend der thermodynamischen Gesetze bieten hierbei viele unterschiedliche Variationsmöglichkeiten.

Gassensoren von IDT Integrated Device Technology.

Gassensoren von IDT Integrated Device Technology. IDT Integrated Device Technology

Die Bestimmung der  Feuchtigkeit von Gasen erfolgt häufig mit pyroelektrischen Sensoren – und zwar bei Wellenlängen von 1,94 μm und 2,9 μm. Allerdings überlagern hier die Absorptionswellenlängen von CO2 das Signal. Mit den richtigen Filtern und dem passenden Licht ist auch mit einfachen NDIR-Messgeräten eine zuverlässige Messung möglich. Laser Components hat jedoch die Zentralwellenlängen seiner neuen Filter so gewählt, dass man Methan (CH4) bei 7,91 μm, Alkoholmischungen bei 9,50 μm und Feuchtigkeit (Wasserdampf) bei 5,78 μm messen kann.  Filter für den nahen (NIR), mittleren (MWIR) und fernen Infrarotbereich (FIR) stellt der chinesische Hersteller Hangzhou Multi IR Technology aus – und zwar inklusive IR-Kantenfiltern, Langpass-Filtern (LP) und IR-Antireflexions-Filtern (AR).

Die Zeiten, in denen man bei jedem Wetter täglich von Messstelle zu Messstelle laufen musste, um den Wasserstand/Füllstand oder die installierten Datenlogger abzulesen, sind definitiv vorbei. Mit einem schnell installierbaren GSM-2-Modul von Keller Gesellschaft für Druckmesstechnik lassen sich die Messdaten per E-Mail oder per SMS direkt ins Büro versenden. Ein Datenmanager liest die von den Messstellen versendeten Daten fortlaufend ein, legt sie ab und zeigt sie zur permanenten Überwachung der Geräte an.

Umgebungsüberwachungssysteme von SAF Tehnica.

Umgebungsüberwachungssysteme von SAF Tehnica. SAF Tehnica

Umgebungsüberwachungssysteme des lettischen Unternehmens SAF Tehnika JSC ermöglichen es, mit einer Reichweite von drei Kilometern zwischen den drahtlosen Sensoren und dem Gateway die Temperatur und die Feuchtigkeit zu überwachen. Bis zu 100 Funksensoren lassen sich dabei in ein Netzwerk einbinden. Beim Überschreiten von definierten Warnschwellen erfolgt eine Meldung per SMS oder E-Mail.  Der finnische Hersteller Nokeval wiederum entwickelte ein vollautomatisches Messsystem, das auf einem sich selbstorganisierenden drahtlosen Netzwerk aufgebaut ist. Das Mess- und Überwachungssystem arbeitet mit einem Webbrowser oder mit der speziellen mobilen App. Verfügbare physikalische Größen sind beispielsweise Temperatur, Feuchtigkeit und Raumluft-Kohlendioxid-Niveau.

Ein komplettes Fühlersystem mit je einem kapazitiven Feuchtigkeitsfühler und einem Bandlücken-Temperaturfühler sowie der analogen und digitalen Signalverarbeitung passt bei Sensirion in ein 1,3 x 0,7 x 0,5 mm3 kleines Flip-Chip-Gehäuse. Damit sind Trageerkennungen möglich, mit denen man feststellen kann, ob ein Gerät am menschlichen Körper getragen wird oder nicht. Dies erlaubt ein smarteres Batteriemanagement bei batteriebetriebenen Geräten wie Kopfhörern, Fitness-Trackern, intelligenten medizinischen Geräten, VR-Brillen etc.

Für hochpräzise laserinterferometrische Messungen muss man die Laserwellenlänge in der Luft korrigieren. Voraussetzung dafür sind genaue Umweltdaten von Temperatur und Luftdruck. SIOS Meßtechnik zeigt auf der Messe eine Laborklimamessstation für Kalibrierinterferometer, die aber auch als separate Klimastation für andere Anwendungen zur Verfügung steht. Die Messstation erfasst die Umweltgrößen Temperatur, Luftdruck und Luftfeuchte mit höchstmöglicher Genauigkeit und verwendet digital kalibrierbare Sensoren, die entweder drahtgebunden oder per Funk kommunizieren. Zusätzlich stehen ein hochauflösender Luftdrucksensor und ein relativer Feuchtefühler zur Verfügung.

Die Highlights der optischen Sensoren gibt es auf der nächsten Seite zu sehen.

Optische Sensoren / Schallmessungen

Anwendungsgebiete optischer Sensoren gibt es reichlich: Gas- und Partikelmesstechnik, Fluoreszenz- und Analysenmesstechnik, Spektroskopie, Temperaturmessung, Bewegungsmelder, hochauflösende Positioniersysteme etc. Zu den wichtigsten Parametern zählt neben der Empfindlichkeit, bezogen auf die Wellenlänge, immer das Signal/Rausch-Verhältnis. Neben der Sensorik kommen in diesen Anwendungsbereichen auch spezielle Lichtquellen zum Einsatz.

Pyroelektrische Infrarot-Detektoren von Excelitas.

Pyroelektrische Infrarot-Detektoren von Excelitas. Excelitas

Excelitas Technologies zeigt auf der Messe diverse pyroelektrische Infrarot-Detektoren zur digitalen Bewegungs- und Präsenzerkennung. Die Detektoren haben einen großen Erfassungsbereich bei einer Empfindlichkeit von 1,8 V und kommen unter anderem in IP-Kameras und Systemen für drahtlose Einbruchalarme zum Einsatz.  Inno-Spec wiederum bietet Systeme in den Bereichen UV, VIS, NIR und MIR für die industrielle Prozesskontrolle und analytische Laboranwendungen an.  An NIR- und SWIR-Prozessspektrometern von Polytec lassen sich im Multi-Channel-Betrieb neun Messköpfe parallel ansteuern. Bevorzugte Anwendungsbereiche der PSS-Systeme sind die Messung des Feuchte-, Protein- und Fettgehalts, die Analyse der Produktausbeute und -qualität in der Agrar-, Futter- und Lebensmittelindustrie sowie in der chemischen Industrie und Kunststoffherstellung.

Um Gase in besonders kleiner Konzentration sehr schnell messen zu können, ist eine äußerst hohe Empfindlichkeit des Detektors notwendig. Hier kommen unter anderem die PbSe-Detektoren von Laser Components zum Einsatz. Der Widerstandswert von polykristallinen Bleisalzdetektoren ist abhängig vom einfallenden Licht. Wenn infrarotes Licht auf einen Bleiselenid- oder einen Bleisulfid-Detektor trifft, so verringert sich ihr Widerstand. Um eine höhere Performance und einen größeren Spektralbereich von 1 bis 5,2 μm zu erhalten, ist eine ein- oder zweistufige Kühlung erforderlich. Für die Gasmessung bietet das Unternehmen eine Version mit vier PbSe-Chips und je einem Filter in einem TO-8- oder TO-39-Gehäuse; auch Mehrkanalvariante sind jetzt verfügbar.

Auf der Sensor und Test stellt Mountain Photonics FT-IR-Spektralsensoren für den nahen Infrarotbereich aus, die mit 70 x 50 x 25 mm³ kaum größer sind als eine Streichholzschachtel. Das Unternehmen erreicht die kleine Bauform dadurch, dass es einen FT-IR-Aufbau mit einem Michelson-Interferometer in MEMS-Technologie und einem IR-Einzeldetektor koppelt.

VNIR-Spektrograph von Inno-Spec.

VNIR-Spektrograph von Inno-Spec. Inno-Spec

Photomultiplier (PMT) weisen ein sehr geringes Rauschen auf, und ihre Empfindlichkeit ist um mehrere Größenordnungen besser als die anderer Detektoren im UV- oder VIS-Bereich. Der britische Hersteller ET Enterprises zeigt auf der Messe PMTs mit Endfenster mit blau-grün-empfindlicher Bialkali-Photokathode und zehn hochverstärkenden SbCs-Dynoden im linear fokussierten Design. Die kompakten PMTs eignen sich besonders für Szintillationsanwendungen. Das Unternehmen stellt aber auch kompakte Photodetektor-Module mit einem Durchmesser von 25 oder 30 mm in rechteckiger oder zylindrischer Form an. Eine Hochgeschwindigkeitselektronik kombiniert mit einem schnellen PMT mit niedrigen Dunkelgraden sorgt dabei für einen breiten Dynamikbereich. Entsprechende Hochspannungsversorgungen bis 2000 V und Hochvolt-Stecker mit verschiedenen Durchmessern gehören ebenfalls zum Sortiment des Unternehmens.

Kurzwellige UV-LEDs finden unter anderem in der Phototherapie, der Analytik, der Drucktechnik, der Katalyse sowie zur Wasser-, Luft- und Oberflächensterilisation Anwendung. Der japanische Hersteller EQ Photonics entwickelte jetzt eine Hochleistungs-LED im UV-B-Bereich mit einer optischen Leistung von 45 mW bei einem Betriebsstrom von 350 mA und einer Wellenlänge von 285 nm. Der LED-Chip ist gemeinsam mit einer Schutzdiode in einem 3,5 x 3,5 mm2 großen SMD-Gehäuse unter einem Quarzglas hermetisch dicht verschlossen.

Induktive Wegaufnehmer und Doppler-Radarmodul

Differenzdrucksensoren von Sensirion.

Differenzdrucksensoren von Sensirion. Sensirion

Induktive Wegaufnehmer haben einen hohlen Spulenkörper mit streng symmetrisch gewickelten Spulen und einer magnetischen Abschirmung mit hoher Permeabilität. Durch den Spulenkörper der neuen Exponate von A. B. Jödden bewegt sich ein NiFe-Stößel und verändert die Induktivität der beiden Spulenhälften gegensinnig. Die Messlänge reicht bis 20 mm. Bei geringem Einbauraum lassen sich die induktiven Taster mit Push-Pull-Steckverbindern eng aneinandergereiht montieren. Die Wegaufnehmer von TWK Elektronik erfassen die absolute Position des Stößels mit einem Resonator-Messsystem. Dieses besteht aus einer Erregerspule, die einen am Stößel befestigten Resonanzschwingkreis zu Schwingungen anregt. Dieser erregt wiederum die im Gehäuse fixierten Empfangsspulen auf einer Platine. Eine eingebaute Elektronik setzt diese Signale wegproportional um – und zwar bei einer Messlänge von 75 bis 500 mm mit einer Genauigkeit von 0,05 Prozent.

Mit einem Doppler-Radarmodul mit zwei Antennen lassen sich einfache Bewegungsmelder realisieren. So führt der Doppler-Signal-Prozessor beim Modul von Endrich eine FFT der Daten des Dopplersignals durch und wertet die Ergebnisse hinsichtlich Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit aus. Mit einer Baugröße von 25 x 25 x 6 mm3 findet das Modul in Lampen oder in automatischen Türöffnern Platz. Für Geschwindigkeitsmessungen steht es auch für industrielle Applikationen zur Verfügung.

Abstand, Weg, Postion. Zur Ermittlung dieser geometrischer Größen gibt es auf der Sensor + Test diverse Aussteller. Auf der nächsten Seite stellen wir einige davon vor.

Messung geometrischer Größen

Mess- und Überwachungssystem von Nokeval.

Mess- und Überwachungssystem von Nokeval. Nokeval

Die Ermittlung von Abstand, Weg, Position, Winkel, Neigung, Lage und Füllstand gehört zu den häufigsten Messaufgaben in ganz unterschiedlichen Anwendungen, angefangen vom Smartphone über die Fahrzeugtechnik mit Prüfständen und Assistenzsystemen bis zu Werkzeugmaschinen und Robotern. Aussteller zeigen in Nürnberg diverse Lösungen, die auf vielen verschiedenen Sensorprinzipien basieren. Standard-Dehnungsstreifen, gekapselt in Konstantan-Folie mit Phenolharz als Trägerwerkstoff, sind auf der Sensor + Test genauso vertreten wie Dehnungsmessstreifen mit Faser-Bragg-Gittern, Sonderanwendungen mit glasfaserverstärktem Polyamidträger für Unterwassermessungen oder Messungen in großen Höhen.

Das Unternehmen Sensitec will den Anwendern beispielsweise mit einem neuen Evaluation-Kit dabei helfen, Erfahrungen mit magnetoresistiver Sensortechnik zur Umsetzung von Positionierungsaufgaben zu sammeln. Das Kit enthält neben der Elektronik zur Signalverarbeitung noch Polringe und Linearmaßstäbe in verschiedenen Polteilungen sowie „die dazu passenden Freepitch- und Fixpitch-Sensoren“. Mit ihnen lassen sich einerseits verschiedene Messanordnungen am Wellenende und am Wellenumfang realisieren, aber auch Linearmessungen durchführen.

Faser-Bragg-Gitter sind in Lichtwellenleiter eingeschriebene optische Interferenzfilter, die die Wellenlängen innerhalb der Filterbandbreite reflektieren. So bietet beispielsweise der belgische Hersteller FBGS International für präzise Dehnungsmessungen sowie für die Überwachung von Krümmung und Form spezielle Faser-Bragg-Gitter an, bei denen mehrere unabhängige optische Faserkerne innerhalb einer Sensorstruktur untergebracht sind. Diese Kombination ermöglicht die Messung multiaxialer Spannungen. Aus zwei übereinander gestapelten Silizium-Fotodioden und optischen Dünnschichtfiltern entwickelte das in Erfurt ansässisge CiS Forschungsinstitut für Mikrosensorik spektral sensitive Detektoren für Spezialanwendungen auf der Basis von Faser-Bragg-Gittern. Die schmalbandigen Filter detektieren hierbei Wellenlängenverschiebungen mit einer Genauigkeit im Picometerbereich.

Laser-Triangulationssensoren von Micro-Epsilon

Laser-Triangulationssensoren von Micro-Epsilon. Micro-Epsilon

Laser-Triangulationssensoren messen berührungslos und verschleißfrei Weg, Abstand und Position. Dank der zusätzlichen Messbereiche von 100 beziehungsweise 200 mm können unter anderem die Produkte von Micro-Epsilon für Messaufgaben zum Einsatz kommen, bei denen ein großer Messbereich gefordert ist. Dreistrahl-Interferometer wiederum eignen sich zur simultanen Bestimmung von Position und Verkippung mit einer Genauigkeit im Nanometerbereich. So sind beispielsweise die entsprechenden Produkte von SIOS Messtechnik nach Angaben des Unternehmens „besonders kompakt aufgebaut“, so dass sie sich direkt an unterschiedliche Messaufgaben anpassen lassen, um so nicht nur Führungen, Mess- und Mikroskoptischen zu vermessen oder genauen Messungen von Dimensionsänderungen durchzuführen sondern auch, um hochpräzise Nick- und Gierwinkelkorrekturen bei Mehrkoordinatenmessungen vorzunehmen.

Neue Sensoren des Herstellers Sensitec auf der Basis des tunnelmagnetoresistiven Effekts (TMR) wiederum haben eine hohe Temperaturstabilität sowie einen „bis zu 100-fach niedrigeren Energieverbrauch als vergleichbare Sensoren“ und ermöglichen die Längen-, Positions- und Winkelmessung.

Zum Ende hin gibt es noch eine Auswahl von Füllstands-, Hall- und Neigungssensoren.

Neigungs-, Hall und Füllstandssensoren

Neigungssensor von TWK.

Neigungssensor von TWK. TWK

Zertifizierte Neigungssensoren erfassen die Neigung von Schiffen, Turmdrehkranen, Windkraftanlagen, Kraftwerksschornsteinen oder Klappbrücken im Gravitationsfeld kapazitiv mittels MEMS-Sensoren. Bei den Neigungssensoren von TWK-Elektronik erfolgen Digitalisierung und Linearisierung durch integrierte Controller. Die Sensoren erfüllen SIL2-Anforderungen (Performance-Level d) und kommunizieren per Profisave über die Profinet-Schnittstelle. Vom selben Hersteller ist auch ein SIL2-zertifizierter Drehgeber verfügbar. Der in Zweikammerbauweise gefertigte Drehgeber erreicht durch seinen robusten Aufbau eine hohe Schock- und Vibrationsfestigkeit und bietet Schutzarten bis IP69K. Er liefert neben einem sicheren Positionswert auch ein sicheres Geschwindigkeitssignal.

Neue Hallsensoren von Endrich ermöglichen redundante präzise Winkel- und Positionsmessungen für sicherheitskritische Automobil- und Industrieanwendungen wie die Erfassung der Kupplungsposition, das Motor-Luft-Management bei der Abgasrückführung oder die Detektion der Drosselklappenstellung und der Turbolader-Aktuator. Jeder Sensor enthält zwei Silizium-Dies (nackte Waferstückchen), die im SOIC8-Gehäuse übereinander verklebt sind und das gleiche Magnetfeld messen. Ursprünglich konzipierte der britische Hersteller Variohm Eurosensor seine besonders vibrationsbeständigen Winkelsensoren für Anwendungen im Motorsport, aber sie eignen sich auch für den Einsatz im industriellen Umfeld bei besonders rauen Umgebungsbedingungen. Der „hochgenaue Hallsensor im nur 8 mm hohen IP68-Gehäuse“ arbeitet berührungslos mit einem separat montierten Magneten.

Piezoresistive Füllstands- und Pegelsonden von Keller Gesellschaft für Druckmesstechnik messen hysteresefrei den hydrostatischen Druck proportional zur Höhe einer Flüssigkeitssäule und in Abhängigkeit zum Umgebungsdruck. Der schweizer Hersteller liefert sie mit digitalem oder analogem Ausgang, mit Datenlogger oder GSM-Modul. Der chinesische Hersteller Micro Sensor wiederum bietet einen intelligenten Zweidraht-Füllstandsmesser mit einem 4-bis-20-mA- oder einem RS485/HART-Ausgang an.

Schallmessungen

Evalution-Kit von Toposense.

Evalution-Kit von Toposense. Toposense

3D-Ultraschallsensoren erkennen und verfolgen Menschen und Objekte in Echtzeit. Diese Sensoren sind klein, energieeffizient, robust und schützen die Privatsphäre der Menschen, da sie die Personen nicht identifizieren. Sie kommen unter anderem dann zum Einsatz, wenn verschiedene Umgebungen wie Büros, Tagungsräume, Einzelhandelsgeschäfte, öffentliche Verkehrsmittel etc. überwacht werden sollen. Zudem lassen sie sich zur Vermeidung von Kollisionen für autonome Fahrzeuge in der Automobilbranche oder der Logistik und Robotik einsetzen. Mit einer implementierten Gestensteuerung steuern sie Smartphone, TV und Roboter. Um dies in Produkte überzuführen, bietet Toposens ein Evaluation Kit an. Es beinhaltet einen 3D-Ultraschallsensor sowie eine grafische Plug- & Play-Oberfläche.

Aus akustischen Emissionen kann man bei rotierenden Maschinen etwa auf zyklische Ermüdungsrisse, Reibung, Turbulenz, Materialverlust, Kavitation und Leckage schließen und so die vorausschauende Wartung optimieren. Intelligente Schallsensoren, beispielsweise von Sitex 45, sind in der Lage, Daten für Vorverarbeitung, Schwellwertvergleiche und Vorhersage-Algorithmen aufzubereiten. Sinus Messtechnik zeigt auf der Messe einen PTB-zugelassenen Schallpegelmesser für den Arbeits- und Umweltschutz, der mit 1/1- und 1/3-Oktavanalyse (Terzanalyse) verfügbar ist. Das Unternehmen zeigt zudem ein Vibro-Akustik-Messsystem in den Abmessungen einer USB-Festplatte mit bis zu 16 Messkanälen. Eine besonders geringe Stromaufnahme ermöglicht den Betrieb mit einem Tablet-PC. Eine Software von M+P MInternational Mess- und Rechnertechnik wiederum misst, analysiert und speichert Schwingungs- und Schalldaten. Kern des Analyzers ist eine SQL-Datenbank, die große Datenmengen zuverlässig speichert und ein vielfältiges Daten- und Berichtsmanagement ermöglicht.

Alfred Vollmer

Chefredakteur elektronik journal

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