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Sprache Deutsch
Stufe Universität
Erstellt / Aktualisiert 05.10.2016 / 07.03.2019
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Ein Ni1000-Sensor wird bei der Messung der Temperatur eingesetzt. Bitte kreuzen Sie die richtigen Aussagen an.

Sensor Ni1000 gehört zu den Widerstandsthermometern

Der Widerstand bei dem Sensor Ni1000 ist aus Nickel hergestellt und der Widerstand beträgt bei 0°C 1kΩ .

Die Widerstände aus Nickel gehören zu den Heißleitern und werden als NTC-Widerstände bezeichnet.

Der Sensor Ni100 ist ein Vertreter der berührungslosen Temperatursensoren.

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Was sind die Aufgaben eines Sensors?

- Erfassung physikalischer Prozessgrößen
- Umformen in eine zur Weiterverarbeitung geeignete Form
- Grenzwert-Überwachung*
- Selbsttest*
- Selbstkalibrierung*
- Anpassung an ein Bussystem *


* Funktionen sogenannter Smart-Sensoren (intelligente Sensoren)

 

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Beschreiben Sie die Aufgabe eines Messumformers.

Ein Messumformer ist ein Messmittel (Messgerät, Messeinrichtung, Normal, . . . ), das eine Eingangsgröße entsprechend einer festen Beziehung in eine Ausgangsgröße umformt.

 

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Welche vier Signalarten zum Anschluss an eine SPS gibt es? Nennen Sie jeweils mindestens ein Beispiel.

Binär: 1 bit, 0 V (FALSE/nein) und 24 V (TRUE/ja)
Digital: 4 bit, 8 bit, 16 bit, 32 bit
Analog:
- elektrischer Strom 0...20 mA oder 4...20 mA
- elektrische Spannung 0...10 V oder 2...10 V
Bussysteme: (I/O-Link)

 

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Was aktive und passive Sensoren? Nennen Sie je zwei Beispiele.

Aktive Sensoren sind Spannungserzeuger. Sie wandeln mechanische, chemische, Licht-oder Wärmeenergie in elektrische Energie um.
- Termoeffekt
- Fotoeffekt
- Halleffekt
- Piezoeffekt


Passive Sensoren benötigen Hilfsenergie. Sie reagieren auf Änderung einer nichtelektrischen Größe (Temperaturänderung -> Widerstandsänderung). Die Brückenschaltung von Widerständen, Spulen oder Kondensatoren wird häufig genutzt.
- Widerstandsänderung
- Induktivitätsänderung
- Kapazitätsänderung

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Was ist ein Resistiver Sensor?

Das Wirkprinzip resistiver Sensoren ist, dass sich in Abhängigkeit von den Messgrößen (Länge, Temperatur ...) der
ohmsche Widerstand des Sensors andert.


Diese Widerstandsänderung führt zu einem veränderten Spannungsabfall am Sensor, der dann beispielsweise mit einem einfachen Spannungsteiler oder einer Brückenschaltung erfasst werden kann.

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Wie werden nichtelektrische Messgrößen gemessen? Erklären Sie das Verfahren.

In der Regel mit einer Wheatstone-Messbrücke.

Die Widerstände R1 und R2, sowie R3 und R4 werden in Reihe geschaltet. Anschließend werden die Reihenschaltungen parallel verschaltet. Es wird an Messpunkten zwischen den Widerständen eine Spannungsänderung gemessen.

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Welche Eigenschaften hat der Zweileiter Anschlusses?

- Widerstand der Zuleitung beeinträchtigt die Messgenauigkeit
- hoher Abgleichsaufwand
- stark rückläufig

 

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Welche Eigenschaften hat der Dreileiter Anschluss?

- gute Kompensation von temperaturabhängigen Schwankungen
- hohe Messgenauigkeit
- Leitungsabgleich nicht erforderlich
- am stärksten verbreitet

 

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Welche Eigenschaften hat der Vierleiter Anschluss?

- keine temperaturabhängigen Schwankungen
- hohe Messgenauigkeit
- kein Leitungsableich erforderlich
- weitverbreitet

 

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Was bedeutet IP XY?

IP: International Protection
X: Schutz gegen Fremdkörper/Berührung
Y: Schutz gegen Wasser

 

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Nennen Sie ein ein Beispiel f ur einen digitalen Sensor

Drehgeber

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Nennen Sie ein ein Beispiel f ur einen analogen Sensor

- Kraft

-Druck

- Temperatur

- Durchfluss

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Welche Anschlussm oglichkeit resistiver Sensoren kennen Sie?

- Spannungsteiler

- Wheatstone-Brücke

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Welche technischen Rahmenbedingungen sind bei der Auswahl von Sensoren zu beachten?

- Welche Größe soll erfasst werden?
- Welcher Wertebereich ist abzudecken?
- Welche (Wiederhol-)Genauigkeit muss erreicht werden?
- Welche Auflösung ist gefordert?
- Welche Ansprechzeit muss erfüllt werden?

 

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Welche nichttechnischen Rahmenbedingungen sind bei der Auswahl von Sensoren zu beachten?

- wirtschaftliche Rahmenbedingungen
          - Welcher Kostenrahmen ist einzuhalten?
          - Welche Instandhaltungs- und Wartungskosten fallen an?
          - Wird die Ersatzteileverfügbarkeit sichergestellt?
          - Welche Lebensdauer/Nutzungsdauer wird gefordert
          - Welche Kosten für Abschirmmaßnahmen fallen an?
- gesetzliche Rahmenbedingungen
- sicherheitsbezogene Rahmenbedingungen

 

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Welcher Zusammenhang besteht zwischen der Temperatur des Messobjekts und der Wellenlänge der ausgesendeten Strahlung?

 

Je wärmer es wird, desto schneller schwingen die Moleküle!!!

 

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Wieso werden Pyrometer oft als Infrarotpyrometer bezeichnet?

 

• Jeder Körper mit der Temperatur T über absoluten Nullpunkt sendet infrarote Strahlung (Wärmestrahlung), so genannte Eigenstrahlung, aus
• Je größer die Temperatur ist, desto kürzer ist die Wellenlänge der ausgesendeten Strahlung (Wiensche Verschiebungsgesetz)
• Der Emissionsgrad eines Körpers gibt an, wie viel Strahlung er im Vergleich zu einem idealen Wärmestrahler, einem schwarzen Körper ( = 1), abgibt.

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Welche Werte kann der Emissionsgrad haben?

Reale Gegenstände haben einen Emissionsgrad ε < 1

 

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Was versteht man unter einem „Schwarzen Körper“?

Ein schwarzer Körper ist ein idealer Wärmestrahler und hat ε=1

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Warum soll der Emissionsgrad bekannt sein, wenn Temperatur nontaktil gemessen wird?

Der Emissionsgrad eines Materials hängt von vielen Einflüssen (z.B. Wellenlänge, Temperatur, etc.) ab und ändert sich teilweise je nach Wellenlänge, Temperatur oder anderen physikalischen Größen.

 

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Worin unterscheiden sich Absolut-, Über- und Differenzdruckmessgeräte?

- In den meisten Anwendungen wird der Relativdruck (Überdruck) - also bezogen auf den atmosphärischen Luftdruck - gemessen.
- Absolutdruckmessinstrumente verwenden ein Vakuum als Bezugsdruck (z. B. Barometer).
- Differenzdruckmessgeräte messen, wie die anderen auch, einen Druckunterschied, jedoch zwischen zwei beliebigen Systemen.

 

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Benötigen Sie ein Absolut-, ein Über- oder ein Differenzdruckmessgerät um:
o den Reifeninnendruck zu messen,
o den atmosphärischen Luftdruck zu messen,
o den Verschmutzungsgrad eines Partikelfilters zu messen,
o den Pegel im Klärbecken zu messen
o den Füllstand einer Flüssigkeit im Druckbehälter zu messen
o die Dichte einer Flüssigkeit bei wechselndem Füllstand zu messen?

o den Reifeninnendruck zu messen, ==> Absolutdruck
o den atmosphärischen Luftdruck zu messen, ==> Absolutdruck
o den Verschmutzungsgrad eines Partikelfilters zu messen, ==> Differenzdruck
o den Pegel im Klärbecken zu messen ==> Überdruck
o den Füllstand einer Flüssigkeit im Druckbehälter zu messen ==> Überdruck (Nicht ganz sicher)
o die Dichte einer Flüssigkeit bei wechselndem Füllstand zu messen? ==> Keine Ahnung

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Bei einem Druckmessumformer verläuft die lineare statische Kennlinie durch folgende Punkte: 0 bar entspricht 2 V und 40 bar entspricht 10 V. Das nachfolgende Anzeigegerät kann das Messumformersignal auf 10 mV genau messen. Berechnen Sie die Druckauflösung.

 

10V-2V=8V

8V/10mV=800

40bar/800=0,05bar

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Welche Druckmessprinzipien werden in der Prozesstechnik oft verwendet?

- Piezoresistive Drucksensoren

- Kapazitiver Drucksensor

- Piezoelektrischer Drucksensor

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Welchen Vorteil hat ein Druck-Transmitter mit großem „Turn down“? Worin liegt die Gefahr?

 

Der Transmitter kann an den Druck angepasst werden. Wenn man immer in einem hohen Bereich misst, wird der Transmitter auf diesen Bereich eingestellt.

Es kann kein Druck außerhalb dieses Druckes gemessen werden.

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Was ist ein Druckmittler? Unter welchen Umständen ist dessen Einsatz vorteilhaft?

Druckmittler sind Vorrichtungen, die in der Druckmesstechnik eingesetzt werden. Sie verhindern das Vordringen des Messstoffs in das Druckmessglied und werden oft in Verbindung mit Druckmessgeräten mit Rohrfeder eingesetzt oder auch immer dann, wenn die den Messstoff berührenden Teile von diesem chemisch angegriffen werden. Auch können sie dazu dienen, das Druckmessgerät thermisch vom Messstoff zu entkoppeln. Ferner werden sie eingesetzt, wenn der Messstoff zu Kristallisation oder Polymerisation neigt, hoch toxisch oder umweltschädlich ist.