Sensorik für Informatiker

Table of contents

1. Cover
2. Titelseite
3. Impressum
4. Vorwort
5. 1. Einführung und Überblick
6. 2. Sensoren – Begriffe und grundlegende Betrachtungen
   1. 2.1. Sensor – Definition und Signalwandlung
   2. 2.2. Sensor – Sensorsystem – Sensornetzwerk
   3. 2.3. Sensorsignale und Signalverarbeitung
      1. 2.3.1 Art der Sensorausgangssignale
      2. 2.3.2 Analoge und digitale Verarbeitung der Sensorsignale
      3. 2.3.3 Komplexe Verarbeitungsfunktionen
   4. 2.4. Sensoren und Aktoren in einem System
   5. 2.5. Spezifische Anforderungsaspekte
7. 3. Kennwerte, Grenzwerte und Auswertung von Messungen
   1. 3.1. Vorgaben für Lagerung und Verarbeitung
   2. 3.2. Messprozess und Kennwerte
      1. 3.2.1 Statische Kennwerte und Kennlinien
      2. 3.2.2 Dynamische Kennwerte
      3. 3.2.3 Kalibrierung
   3. 3.3. Auswertung von Messungen
      1. 3.3.1 Fremdeinflüsse und Messabweichungen
      2. 3.3.2 Angaben von Messabweichungen und Toleranzen in Datenblättern
      3. 3.3.3 Ermittlung und Darstellung von Messergebnissen .
8. 4. Messeffekte und Sensoren für physikalische Messgrößen
   1. 4.1. Thermische Messeffekte und Sensoren
      1. 4.1.1 Temperatursensoren
      2. 4.1.2 Messung von Wärmeströmen
   2. 4.2. Sensoren für mechanische Größen
      1. 4.2.1 Weg- und Winkelsensoren
      2. 4.2.2 Messung von Geschwindigkeit und Beschleunigung
      3. 4.2.3 Messeffekte für Kräfte, Drücke und Drehmomente
      4. 4.2.4 Beschleunigungssensoren
      5. 4.2.5 Drehratesensoren
   3. 4.3. Optische Messeffekte und Sensoren
      1. 4.3.1 Umsetzung eines Lichtsignals vs. Licht als Sonde
      2. 4.3.2 Photoelektrische Effekte
   4. 4.4. Sensoren für Magnetfelder
      1. 4.4.1 Messeffekte für Magnetfeldsensoren
      2. 4.4.2 Magnetfeldsensoren
9. 5. Chemische Messeffekte und chemische Sensoren
   1. 5.1. Was und wie messen chemische Sensoren?
   2. 5.2. Konzentrationsmessungen in Flüssigkeiten
      1. 5.2.1 Elektrische Verfahren
      2. 5.2.2 Elektrochemische Verfahren und Sensoren
   3. 5.3. Gassensoren
      1. 5.3.1 Elektrische Gassensoren
      2. 5.3.2 Elektrochemische Gassensoren
   4. 5.4. Biosensoren
10. 6. Sensorsysteme und Messanordnungen
    1. 6.1. Sensorsysteme mit eigener Testsignalquelle
       1. 6.1.1 Akustische Sensorsysteme
       2. 6.1.2 Optische Sensorsysteme
       3. 6.1.3 Optisch-chemische Sensoren für Flüssigkeiten (Optoden)
       4. 6.1.4 Optische Gassensoren
       5. 6.1.5 Magnetische Sensorsysteme und Messanordnungen
    2. 6.2. Mehrsensorsysteme
       1. 6.2.1 Mehrsensorsystem für mechanische Größen
       2. 6.2.2 Korrelationsmesstechnik
       3. 6.2.3 Arrays chemischer Sensoren
11. 7. Sensorelektronik und Signalvorverarbeitung
    1. 7.1. Primärelektronik
       1. 7.1.1 Operationsverstärker: Verstärkung und Wandlung von Sensorsignalen
       2. 7.1.2 Primärelektronik für passive Sensoren
       3. 7.1.3 Primärelektronik für aktive Sensoren
       4. 7.1.4 Analog-Digital- und Digital-Anlog-Wandlung
    2. 7.2. Schnittstellen der Primärelektronik
       1. 7.2.1 Spannungsversorgung der Primärelektronik
       2. 7.2.2 Analoge Messsignal-Ausgänge
       3. 7.2.3 Digitale Ein- und Ausgänge – Pegelanpassung
    3. 7.3. Hilfssignale zur Steuerung des Messablaufs
       1. 7.3.1 Zeitsignale und deren Erzeugung
       2. 7.3.2 Triggersignale
    4. 7.4. Sensorsignalverarbeitung mittels Mikrocontroller
       1. 7.4.1 CPU, periphere Module und Interruptsystem
       2. 7.4.2 Aufgabenspezifische Auswahl eines Mikrocontrollers
       3. 7.4.3 Batteriebetrieb und energieeffiziente Betriebsweisen
    5. 7.5. AFE – hochintegrierte Sensor-IC’s
    6. 7.6. Sensoren mit integrierter Elektronik
12. 8. Informationsgewinnung aus Sensorsignalen
    1. 8.1. Analoge elektronische Verfahren
       1. 8.1.1 Anzeige und Registrierung analoger Größen
       2. 8.1.2 Charakteristische Analogwerte
    2. 8.2. Digitale Verfahren
       1. 8.2.1 Mittelwerte
       2. 8.2.2 Numerische Integration und Differentiation
       3. 8.2.3 Berechnung des Messwertes
       4. 8.2.4 Kreuzkorrelation und Autokorrelation
       5. 8.2.5 Programmpakete zur Messdatenanalyse
    3. 8.3. Signalverarbeitung: analog vs. digital - eine Gegenüberstellung
    4. 8.4. Sensordatenfusion
       1. 8.4.1 Was ist Sensordatenfusion?
       2. 8.4.2 Elektronische Nase und Datenfusion mittels künstlichem neuronalem Netz (KNN)179
13. 9. Sensornetze
    1. 9.1. Drahtgebundene Netzwerke - Feldbusse
       1. 9.1.1 I2C-Bus
       2. 9.1.2 SPI-Bus
       3. 9.1.3 CAN-Bus
       4. 9.1.4 Profibus und Profinet
    2. 9.2. Drahtlose Netzwerke
       1. 9.2.1 Anforderungen für drahtlose Sensornetzwerke
       2. 9.2.2 Wireless LAN, Wi-Fi
       3. 9.2.3 Bluetooth
       4. 9.2.4 Mobilfunk
    3. 9.3. Spezielle Sensornetzwerke
    4. 9.4. Synchronisation
    5. 9.5. Stromversorgung von Sensorfunkknoten
14. A. Anhang
    1. A.1. Abkürzungsverzeichnis
    2. A.2. Häufig verwendete Formelzeichen
    3. A.3. Angabe physikalischer Größen
    4. A.4. Naturkonstanten
    5. A.5. Normung und Standardisierungsorganisationen
    6. A.6. Begriffe der Messtechnik – DIN 1319
    7. A.7. Schwingungen und Wellen – eine kurze Zusammenstellung
    8. A.8. Das elektromagnetische Spektrum
15. Literaturverzeichnis
16. Stichwortverzeichnis
17. Fußnoten