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SensorenSensoren

Was sind Sensoren?Was sind Sensoren?

Sensoren sind (elektronische)Bauteile zur qualitativen oderquantitativen MessungbestimmterGrößen und Eigenschaften.

3321.06.200521.06.2005Svitlana (Nadeyeva) Gayetskyy, Svitlana (Nadeyeva) Gayetskyy,

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Was Was messenmessen Sensoren?Sensoren?

WärmestrahlungTemperaturFeuchtigkeit Druck (Flüssigkeit, Gas)Licht (Intensität u. Farbe)Entfernung

KraftBewegungBeschleunigungMagnetismusSchall (hörbar, unhörbar)HelligkeitHelligkeit

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Sinne ≠ Sensoren

Sehsinn, Gehörsinn, Geruchssinn, Geschmackssinn, Berührungs-und Drucksinn, Temperatursinn, Schmerzsinn, Stellungssinn, Spannungs-/Kraftsinn, Lagesinn, Drehbewegungssinn Sinnesgebiete (nach Herder)

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Wozu sind Sensoren?Wozu sind Sensoren?

Sensoren ermöglichen (Computer-)Systemendie Wahrnehmung der Umweltund erlauben über die Verarbeitungdieser Informationen erst die (intelligente) Reaktionauf die wahrgenommenen Gegebenheitender Umwelt.

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Arten von SensorenArten von Sensoren

Induktive Sensoren (z.B. Metalldetektor)Kapazitive Sensoren (z.B. Flüssigkeitsstandsmessung, Erkennung von Nicht-Metallen)Fotoelektrische Sensoren (z.B. Helligkeitsmessung mit Fotowiderständen ) Piezoelektrische Sensoren (z.B. Drucksensoren) Temperatursensoren (z.B. Heizungssteuerung) Magnetfeldsensoren (z.B. Schalter) Ultraschall-Sensoren (z.B. Entfernungsmessung) CCD-Sensoren (z.B. Digitalkameras)Laser-Messverfahren (z.B. Sick-Laserscanner, Bodyscanner) Chemische Sensoren (z.B. Säuregehaltmessung)

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Anwendungsgebiete für SensorenAnwendungsgebiete für Sensoren

Robotik (Odometrie, Positionierung)Industrie-Anlagen (Fertigungsroboter, Logistik (Transport, automatische Lager), Ablaufsteuerung von Fertigungsprozessen)Sicherheitstechnik (Überwachungsanlagen, Glasbruchmelder, Kameras)Heim-Elektronik (Video-und Fotokameras, Automated Home)Autos…

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Sensoren im Alltag (BMW)Sensoren im Alltag (BMW)

Heute enthalten moderne Autos zwischen 50 und 150 Sensoren, die den Betriebszustand und das Fahrverhalten des Autos überwachen und bis zu einem gewissen Grade steuern.

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Sensoren im Alltag (Heimbereich)Sensoren im Alltag (Heimbereich)

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Arten von SensorenArten von Sensoren

Intern (Erfassung von Größen innerhalb des Systems)Extern (Erfassung von Größen aus der Umgebung des Systems)Aktiv (verändern ein bereits angelegtes, externes elektrisches Signal bei Änderung)Passiv (erzeugen selbständig ein elektrisches Signal bei Änderung)

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ProblemstellungenProblemstellungen

Nur partielle Modellierung der Umwelt durch Sensordaten möglich

Auswahl und Güte der SensorenVerwendung verschiedenartiger Sensoren

Fusion der Sensordaten zu konsistentem GesamtbildModell der Umwelt zur Dateninterpretation ist immer nur eine Abstraktion

Umgang mit Unsicherheit und Veränderung

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ProblemstellungenProblemstellungen

Reproduzierbarkeit von SensordatenMessabweichung der Daten (systematische und statistische Fehler)Absolute/relative Messabweichung…

Es ist wichtig, die Sensoren, Umgebung und Verarbeitung der Daten aufeinander abzustimmen.

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Sensoren in der RobotikSensoren in der Robotik

Sensoren

intern extern

Odometrie

Lage/Orientierung

Tachometer

Rad-Encoder

Neigung

Gyroskop

Kontakt

Andere

Bumper

Kraftsensor

Infrarotsensor Laserscanner

Kamera Ultraschallsensor

Robertino:

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InfrarotsensorInfrarotsensor

Infrarotsensor arbeitet nach einem Infrarotsensor arbeitet nach einem einfachen Sendereinfachen Sender--EmpfängerEmpfänger--Prinzip. Prinzip. Infrarotlicht von einer Lampe ausgesendet, Infrarotlicht von einer Lampe ausgesendet, wird von allen festen Gegenständen wird von allen festen Gegenständen reflektiert und mittels eine Fotodiode reflektiert und mittels eine Fotodiode empfangen. Durch die Zeitliche empfangen. Durch die Zeitliche Verzögerung errechnet der Sensor die Verzögerung errechnet der Sensor die Entfernung zum reflektierenden Entfernung zum reflektierenden Gegenstand.Gegenstand.

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KameraKamera

Ein (Ein (DigitalDigital--)Lichtbild)Lichtbild der Umgebung wird der Umgebung wird gemacht.gemacht.Alles Andere ist von der Software Alles Andere ist von der Software abhängig: Objektabhängig: Objekt--, Bewegungserkennung, , Bewegungserkennung, etc…etc…

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Fragen?

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