Ausgewählte Kapitel der Angewandten Sensorik [KapSen]

Dozent/in:

Stefan J. Rupitsch

Angaben:

Seminar, 2 SWS, ECTS: 2,5, nur Fachstudium

Termine:

Di, 8:00 - 12:00, SR 02.028
Für diese Lehrveranstaltung ist eine Anmeldung erforderlich. Die Anmeldung erfolgt über StudOn, gemäß dem Anmeldeverfahren des Departmente EEI. Nähere Informationen zum Anmeldeverfahren erfahren Sie beim SSC EEI.

Studienrichtungen / Studienfächer:

WPF ME-BA-MG2 3-6
WPF ME-MA-MG2 1-3
WPF EEI-BA-AET 5-6
WPF EEI-MA-AET 1-4
WPF EEI-BA-AUT 5-6
WPF EEI-MA-AUT 1-4
WPF ME-MA-SEM-EEI 3

Voraussetzungen / Organisatorisches:

Die Anmeldung läuft in der 1. Phase von Montag, 19.10.2020, 00.00 Uhr bis Sonntag, 25.10.2020, 23.55 Uhr.

Inhalt:

Wechselnde Themenkomplexe zu aktuellen Problemstellungen in der Sensorik. Wandlerprinzipien, Metrologie, Technologie, Messung physikalischer/ elektrischer Größen, Messsignalverarbeitung etc.

Lernziel:
In dieser Lehrveranstaltung werden die Studierenden an aktuelle Problemstellungen aus dem Bereich der Sensorik und der industriellen Prozessmesstechnik herangeführt. Dabei sollen sie Lösungsvorschläge für kleinere aktuelle Projekte erarbeiten, was teilweise in Teamarbeit erfolgt. Die Präsentation der Ergebnisse erfolgt in Form eines wissenschaftlichen Vortrages mit anschließender Diskussion.

Empfohlene Literatur:

Lerch, R: Elektrische Messtechnik, 7. Aufl. 2016, Springer-Verlag;
Lerch, R: Elektrische Messtechnik - Übungsbuch, 2. Aufl. 2005, Springer-Verlag.

Schlagwörter:

Durchflußmessung; Füllstandsmessung; Piezoelektrische Sensoren und Aktoren, z.B. Piezostapelaktoren für die Automobiltechnik; Elektromagnetische Sensoren und Aktoren, z.B. Magnetventile; Mikromechanische Sensoren für Hör- und Ultraschall; Berechnung und

CAE von Sensoren und Aktoren [CAE]

Dozent/in:

Michael Nierla

Angaben:

Vorlesung, 2 SWS, ECTS: 2,5, nur Fachstudium

Termine:

Di, 14:15 - 15:45, Raum n.V.
Die Veranstaltung wird rein digital angeboten. Der entsprechende StudOn-Kurs sowie weitere Informationen sind über https://www.studon.fau.de/studon/goto.php?target=crs_3278847 zu erreichen.

Studienrichtungen / Studienfächer:

WPF ME-BA-MG2 3-6
WPF EEI-MA-AUT 1-4
WPF EEI-BA-AUT 5-6
WPF EEI-MA-AET ab 1
WPF EEI-BA-AET 5-6
PF CE-MA-TA-ME 7
WF EEI-MA ab 1
WPF ME-MA-MG2 1-3

Inhalt:

In dieser Lehrveranstaltung werden den Studenten verschiedene numerische Verfahren zur Computersimulation von elektromechanischen Sensoren und Aktoren anhand von praktischen Beispielen vermittelt. Dabei werden zuerst in einer kurzen Einführung die Grundlagen der Finiten-Elemente-Methode erläutert. Schwerpunkt der Vorlesung bildet die physikalische Modellierung des elektromagnetischen, mechanischen und akustischen Feldes.
Lernziel: Mit den in dieser Lehrveranstaltung vermittelten Kenntnissen soll der Student in der Lage sein, Finite-Elemente-Simulationen für den Designprozess von modernen Sensoren und Aktoren durchzuführen (Wirbelstromsensor, Magnetventil, Oberflächenwellenfilter, Ultraschall-Distanzsensor usw.)

Empfohlene Literatur:

Kaltenbacher, M.: Numerical Simulation of Mechatronic Sensors and Actuators, 2nd edition, Springer 2007
Ida, N.; Bastos, J. P. A.: Electromagnetics and Calculation of Fields, Springer 1997
Ziegler, F.: Mechanics of Solids and Fluids, Springer 1995

Schlagwörter:

Computersimulation von elektromechanischen Sensoren und Aktoren, Finite Elemente Methode, elektromagnetische, mechanische und akustische Feldberechnungen.

Projektübung zu CAE von Sensoren und Aktoren [PrÜCAE]

Dozent/in:

Daniel Kiefer

Angaben:

Übung, 2 SWS, ECTS: 2,5, nur Fachstudium

Termine:

Di, 16:15 - 17:45, SR 02.028

Studienrichtungen / Studienfächer:

WPF ME-BA-MG2 3-6
WPF EEI-MA-AUT 1-4
WPF EEI-BA-AUT 5-6
WPF EEI-MA-AET ab 1
WPF EEI-BA-AET 5-6
PF CE-MA-TA-ME 7
WPF ME-MA-MG2 1-3

Inhalt:

Als Ergänzung zur Übung zu "CAE von Sensoren und Aktoren" werden im Rahmen eines größeren Projektes die Auslegung und Simulation eines komplexen Sensors / Aktors (z. B. Wirbelstromsensor, kapazitiver Abstandssensor, Temperatursensor, piezoelektrischer Stellantrieb, etc.) durchgeführt. Die Simulation wird mit Hilfe von COMSOL Multiphysics und MATLAB durchgeführt, wie es auch in der Übung verwendet wurde. Das Projekt wird in Gruppen von 2 - 3 Studenten bearbeitet und am Ende des Semesters in einer kurzen Präsentation vorgestellt.

Empfohlene Literatur:

Manfred Kaltenbacher "Numerical Simulation of Mechatronic Sensors and Actuators", COMSOL "COMSOL Multiphysics User's Guide", COMSOL "Introduction to COMSOL Multiphysics"

Übungen zu CAE von Sensoren und Aktoren [ÜCAE]

Dozent/in:

Daniel Kiefer

Angaben:

Übung, 2 SWS, nur Fachstudium

Termine:

Do, 14:15 - 15:45, Raum n.V.
Die Veranstaltung wird rein digital angeboten. Der entsprechende StudOn-Kurs sowie weitere Informationen sind über https://www.studon.fau.de/studon/goto.php?target=crs_3278847 zu erreichen.

Studienrichtungen / Studienfächer:

WPF ME-BA-MG2 3-6
WPF EEI-MA-AUT 1-4
WPF EEI-BA-AUT 5-6
WPF EEI-MA-AET ab 1
WPF EEI-BA-AET 5-6
PF CE-MA-TA-ME 7
WPF ME-MA-MG2 1-3

Inhalt:

In dieser Übung werden die Studenten Schritt für Schritt an die numerische Simulation von elektromechanischen Sensoren und Aktoren herangeführt. Anhand von praktischen Beispielen werden in einem ersten Abschnitt numerische Simulationen für elektromagnetische, mechanische und akustische Problemstellungen durchgeführt. Der zweite Abschnitt der Übung bildet eine Projektarbeit in Gruppen von 2 - 3 Studenten, welche die numerische Simulation eines Sensors bzw. Aktors zum Ziel hat (z. B. Wirbelstromsensor, kapazitiver Abstandssensor, Temperatursensor, piezoelektrischer Stellantrieb, etc.). Verwendet werden COMSOL Multiphysics und MATLAB.

Empfohlene Literatur:

Manfred Kaltenbacher "Numerical Simulation of Mechatronic Sensors and Actuators", COMSOL "COMSOL Multiphysics User's Guide", COMSOL "Introduction to COMSOL Multiphysics"

Computerunterstützte Messdatenerfassung [CM]

Dozent/in:

Stefan J. Rupitsch

Angaben:

Vorlesung, 2 SWS, ECTS: 5, nur Fachstudium

Termine:

Di, 16:15 - 17:45, Raum n.V.
Die Veranstaltung wird rein digital angeboten

Studienrichtungen / Studienfächer:

WPF MT-BA 5
WF CE-BA-TW ab 5
WPF ME-MA-MG2 1-3
WPF EEI-BA-AET 5-6
WPF EEI-BA-AUT 5-6
WPF EEI-MA-AET 1-4
WPF EEI-MA-AUT 1-4
WPF ME-BA-MG2 3-6

Inhalt:

Buch: "Elektrische Messtechnik", 7. Aufl. 2016, Springer Verlag, Kap. 11, 13, 15 bis 20

Lernziel:
Die Studierenden sollen zunächst die grundlegenden Verfahren und Schaltungen bei der Messung elektrischer Größen kennenlernen, um die entsprechenden Verfahren und Geräte bei praktischen Problemstellungen anwenden zu können. Dabei werden die prinzipiellen Methoden der Elektrischen Messtechnik, wie Ausschlagmethode, Kompensatiosnverfahren und Korrelationsmeßtechnik, erläutert. Mit der Schaltungstechnik soll der Grundstein für Meß- und Auswerteschaltungen gelegt werden, die im Bereich Sensorik und Prozeßmeßtechnik standardmäßig eingesetzt werden. Weiterhin werden Hard- und Software-Komponenten zur rechnergestützten Meßdaterfassung erläutert. Die Kapitel zur Meßsignalverarbeitung behandeln analoge und digitale Verfahren zur Auswertung und Konditionierung von Meßsignalen.

Empfohlene Literatur:

Lerch, R.; Elektrische Messtechnik; 7. Aufl. 2016, Springer Verlag
Lerch, R.; Elektrische Messtechnik - Übungsbuch; 2. Aufl. 2005, Springer Verlag

Schlagwörter:

Grundlagen des Messens; Meßfehler; analoges Messen elektrischer Größen

Übungen zu Computerunterstützte Messdatenerfassung [ÜCM]

Dozent/in:

Michael Ponschab

Angaben:

Übung, 2 SWS, nur Fachstudium, Die Veranstaltung wird rein digital angeboten. Weitere Informationen erhalten Sie im StudOn-Kurs.

Studienrichtungen / Studienfächer:

WPF MT-BA ab 5
WF CE-BA-TW ab 5
WPF ME-BA-MG2 3-6
WPF ME-MA-MG2 1-3
WPF EEI-BA-AET 5-6
WPF EEI-BA-AUT 5-6
WPF EEI-MA-AET 1-4
WPF EEI-MA-AUT 1-4

Forschungspraktikum am LSE [FOR-LSE]

Dozentinnen/Dozenten:

Philipp Dorsch, Michael Fink, Benedikt George, Florian Hubert, Daniel Kiefer, Patrick K. Kroh, Michael Nierla, Michael Ponschab, Stefan J. Rupitsch

Angaben:

Sonstige Lehrveranstaltung, Schein, ECTS: 5, nur Fachstudium, Nur für Master-Studenten EEI

Termine:

Zeit/Ort n.V.

Studienrichtungen / Studienfächer:

WF EEI-MA ab 1

Forschungsseminar Sensorik und Aktorik [FoSenAk]

Dozent/in:

Stefan J. Rupitsch

Angaben:

Seminar, 2 SWS, ECTS: 2,5, nur Fachstudium, Aushang beachten! Anmeldung erforderlich!

Termine:

Fr, 9:00 - 12:00, SR 02.028
Aushang beachten!

Inhalt:

In dieser Lehrveranstaltung wird über aktuelle Forschungsprojekte des Lehrstuhls und verwandter Forschungsgruppen berichtet. Diese Berichte werden von Demonstrationen der jeweils behandelten Hard- und Software begleitet. Vor einem jeden Forschungsreport wird den Studenten eine entsprechende Einführung in die betreffende Problemstellung gegeben.

Empfohlene Literatur:

Aktuelle Forschungsberichte und Publikation des Lehrstuhls für Sensorik

Schlagwörter:

Aktuelle Forschungsprojekte; elektromechanische Sensoren und Aktoren; Prozeßmeßtechnik; Mechatronik; Medizintechnik; Verkehrstechnik; Computational Engineering

Grundlagen der Elektrotechnik III [GET III]

Dozent/in:

Jürgen Seiler

Angaben:

Vorlesung, 2 SWS, nur Fachstudium

Termine:

"Vorlesung und Übung finden bis auf weiteres präsenzfrei statt. Alle Vorlesungen und Übungen finden Sie als Videoeinheiten unter: https://www.studon.fau.de/studon/goto.php?target=crs_3245385"

Studienrichtungen / Studienfächer:

PF MT-BA-BV 3
PF BPT-BA-E 3
PF BPT-BA-M-E 1-3
PF CE-BA-TA-SS 5
PF EEI-BA 3
PF ME-BA 3
WPF MT-BA-GP ab 5

Voraussetzungen / Organisatorisches:

Grundlagen der Elektrotechnik I und II

Inhalt:

Buch: "Elektrische Messtechnik", 7. Aufl. 2016, Springer Verlag, Kap. 1 - 4 und 7

Lernziel:
Diese Vorlesung stellt den dritten Teil der dreisemestrigen Pflichtlehrveranstaltung über Grundlagen der Elektrotechnik für Studenten der Mechatronik sowie der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik im Grundstudium dar. Die Hauptlernziele bestehen im Verständnis von Analyseverfahren für lineare und nichtlineare Netzwerke sowie der Messtechnik elektrischer Größen.
Zunächst wird die Laplacetransformation erläutert, um damit einfache lineare zeitinvariante Netzwerke mit beliebiger Erregung analysieren zu können. Im zweiten Teil werden Schaltungen mit nichtlinearen Bauelementen vertieft. Im Kapitel "Messverstärker" sollen zunächst die Funktionsweise und die Einsatzmöglichkeiten des Operationsverstärkers anhand von messtechnischen Grundschaltungen verstanden werden. Danach folgt eine Einführung in die Grundlagen der el. Messtechnik. Abschließend werden wichtige Wechselwirkungen und physikalische Wandlungsprinzipien zur Messung elektrischer Größen vorgestellt und anhand von Beispielen geübt.

Übungen zu Grundlagen der Elektrotechnik III [ÜGET III]

Dozent/in:

Philipp Dorsch

Angaben:

Übung, 2 SWS, nur Fachstudium

Studienrichtungen / Studienfächer:

PF CE-BA-TA-SS 5
PF ME-BA 3
PF MT-BA-BV 3
WPF MT-BA-GP 5-6
PF BPT-BA-E 3
PF EEI-BA 3

Lehrstuhlbesprechung [LSE Bespr]

Dozent/in:

Stefan J. Rupitsch

Angaben:

Arbeitsgemeinschaft

Termine:

Fr, 8:00 - 17:00, BR LSE 01.030

Praktikum Sensor-Technologie [SenTech]

Dozent/in:

Florian Hubert

Angaben:

Praktikum, 4 SWS, Schein, ECTS: 2,5

Termine:

Mi, 8:00 - 12:00, SR 02.028
Für diese Lehrveranstaltung ist eine Anmeldung erforderlich. Die Anmeldung erfolgt über StudOn gemäß dem Anmeldeverfahren des Dept. EEI. Nähere Informationen zum Anmeldeverfahren erfahren Sie über das SSC EEI.

Studienrichtungen / Studienfächer:

WPF ME-MA-P-EEI 1-4
WPF EEI-BA-AET 5-6
WPF EEI-BA-AUT 5-6
WPF EEI-MA-AET 1-4
WPF EEI-MA-AUT 1-4
WPF ME-MA 1-4

Voraussetzungen / Organisatorisches:

Die Anmeldung läuft in der 1. Phase von ontag, 19.10.2020, 00.00 Uhr bis Sonntag, 25.10.2020, 23.55 Uhr.

Inhalt:

Lernziel:
In diesem Praktikum sollen von Studierenden selbst die zur Herstellung piezoresistiver Sensoren notwendigen Technologieschritte anhand von praktischen Testmustern im Labor durchgeführt werden. Zur Definition von planarer Geometrie und Schichtenaufbau werden zunächst Photolitographie und Maskentechnik eingesetzt. Bei den Prozessen handelt es sich im wesentlichen um die Dünnschichttechnologie (Aufdampfen und Sputtern) zur Herstellung von metallischen Schichten sowie um die thermische Oxidation von Silizium und seine Dotierung mit Fremdatomen. Die Funktionstauglichkeit der Sensoren soll abschließend im Messlabor überprüft werden.

Schlagwörter:

Sensortechnologie; Piezoresisitive Sensoren; Photolithographie; Dünnschichttechnik; thermische Oxidation von Silizium; Diffusion; Test von Sensoren zwecks Spezifikationsüberprüfung

Seminar über Studien- und Diplomarbeiten [SemSADA]

Dozent/in:

Stefan J. Rupitsch

Angaben:

Seminar, 2 SWS, nur Fachstudium

Termine:

Mo, 8:00 - 11:30, SR 02.028

Inhalt:

Berichte über den Inhalt von Studien- und Diplomarbeiten am Lehrstuhl

Sensorik [Sen]

Dozent/in:

Stefan J. Rupitsch

Angaben:

Vorlesung, 2 SWS, ECTS: 5,0, nur Fachstudium

Termine:

Di, 10:15 - 11:45, Raum n.V.
Die Veranstaltung wird rein digital angeboten

Studienrichtungen / Studienfächer:

PF MT-BA-BV 5
PF CE-BA-TA-SS 5
PF EEI-BA-AUT 5-6
WPF EEI-BA-AET 5-6
PF EEI-MA-AUT 1-4
WPF EEI-MA-AET 1-4
WPF MB-BA-FG16 3-6
WPF MB-MA-FG16 1-3
PF ME-BA 5
WPF MT-BA-GP ab 5

Voraussetzungen / Organisatorisches:

Grundstudium

Inhalt:

Einführung in die Sensorik. Wandlerprinzipien. Sensor-Parameter. Sensor-Technologien. Messung mechanischer Größen.

Lernziel:
Die Studierenden sollen die grundlegenden Verfahren bei der Messung nicht-elektrischer Größen mit Hilfe elektrischer Sensoren kennenlernen und verstehen, wie diese bei Aufgaben aus dem Bereich der modernen industriellen Prozeßmeßtechnik angewandt werden. Dazu werden zunächst die wichtigsten in der Sensorik verwendeten Prinzipien zur Wandlung physikalischer und chemischer Größen in elektrische Signale behandelt. Danach werden die zur technischen Realisierung von Sensoren eingesetzten Technologien vertieft. Schwerpunktmäßig wird auf die anwendungstechnischen Gesichtspunkte von Sensoren und Schaltungen zur Messung elektromechanischer Größen in mechatronischen Komponenten und Systemen eingegangen.

Empfohlene Literatur:

Lerch, Reinhard: Sensorik (Vorlesungsskript), Lehrstuhl für Sensorik

Schlagwörter:

Wandlungsprinzipien; elektromechanische Wandler; Sensor-Parameter; Sensor-Technologien; Silizium-Sensoren; Faseroptische Sensoren; Dünn- und Dickschicht-Sensoren; Piezokermische Sensoren; Quarz-Sensoren; Messung mechanischer Größen

Übungen zu Sensorik [ÜSen]

Dozent/in:

Patrick K. Kroh

Angaben:

Übung, 2 SWS, nur Fachstudium

Studienrichtungen / Studienfächer:

PF EEI-MA-AUT 1-4
PF CE-BA-TA-SS 5
WPF MB-BA-FG16 3-6
WPF MB-MA-FG16 1-3
PF ME-BA 5
PF MT-BA-BV 5
WPF MT-BA ab 5
WPF EEI-BA-AET 5-6
PF EEI-BA-AUT 5-6
WPF EEI-MA-AET 1-4

Voraussetzungen / Organisatorisches:

Vorlesung "Sensorik"

Empfohlene Literatur:

Lerch, Reinhard: Sensorik (Vorlesungsskript), Lehrstuhl für Sensorik, 2004