Böcker av Christoph Eckl

Inhaltsangabe:Zusammenfassung: Ziel der vorliegenden Studienarbeit ist es, einen integrierten Sensor zu entwickeln, welcher die Verformung eines Reifenprofilelements eines Pkw-Reifens während der Fahrt misst. Der Reifensensor erlaubt es, den Kraftschluss zwischen Reifen und Straße zu messen. Dies geschieht durch die Erfassung der Verformung eines Profilelements während der Fahrt. Um die Verformung des Profils zu erfassen, ist in das betreffende Element ein Magnet einvulkanisiert. Die Lageänderung des Magneten ruft eine Änderung der magnetischen Flussdichte B in den MAGFETs auf dem Sensorchip hervor, der sich unmittelbar unter dem Magneten, d.h. etwas tiefer im Laufstreifen des Reifens befindet. Die Flussdichteänderung wird gemessen und drückt sich in einer Spannungsänderung aus. Aufgrund der Spannungsänderung läßt sich die neue Position des Magneten berechnen und Rückschlüsse auf den Kraftschluß treffen. Die zur Messung der Reifenverformung notwendigen MAGFET-Paare sind durch spezielle Transistoren in CMOS-Technologie aufgebaut. Die CMOS-MAGFET-Paare besitzen eine geringe Verlustleistung und eine hohe Empfindlichkeit. Folgende Parameter können durch den Reifensensor direkt ermittelt oder durch Auswertung der übertragenen Meßgrößen errechnet werden: - der Kraftschluss der Reifen zur Straße (maximale Beschleunigung bzw. Abbremsung des Fahrzeugs), - die Radlast und damit das Gesamtgewicht des KFZ (Schutz vor Überladung), - die frühzeitige Erkennung von Aquaplaning vor dessen Einsetzen, - der Rollwiderstand des Reifens, - die Radstellungsparameter (Sturzwinkel korrekt eingestellt, Widerstandsminimum erreicht?), - die Größe des Luftdrucks des Reifens, - der Zustand der Stoßdämpfer, - die Reifentemperatur. Die aufgelisteten Größen sind dynamisch, während der Fahrt und für jedes Rad einzeln erfaßbar. Durch eine geeignete Signalverarbeitung ist dies auch in Echtzeit möglich. Inhaltsverzeichnis:Inhaltsverzeichnis: 1.Einleitung1 2.Systemüberblick5 2.1Aufbau des Reifensensors5 2.2Bestimmung der Abtastfrequenz6 2.3Gesamtschaltung des Sensors7 3.MAGFETs11 3.1Aufbau und Funktionsweise11 3.2CMOS-MAGFETs13 3.3Einstellung der Spannung VGp14 3.4Einfluß des piezoresistiven Effektes18 3.5Anordnung der MAGFET-Gruppen19 4.Verstärkung der Sensorsignale23 4.1Verstärkung der x-, y- Richtungssignale23 4.1.1Arbeitsweise der Verstärker24 4.1.2Analyse des Instrumentierungsverstärkers30 4.2Verstärkung der z-Richtungssignale41 4.2.1Aufbau des [¿]

Inhaltsangabe:Ziel der vorliegenden Arbeit war es, einen integrierbaren, kapazitiven Näherungsschalter zu entwickeln. Ein kapazitiver Näherungsschalter ist ein Sensor, der aufgrund einer Kapazitätsänderung ein Messobjekt detektiert. Der eigentliche Sensorkopf besteht im wesentlichen nur aus einer veränderbaren Kapazität C zwischen zwei Kontaktelektroden. Die eine Kontaktelektrode wird als aktive Fläche bezeichnet, die andere als Ringelektrode oder Abschirmung. Tritt nun ein Messobjekt in den Bereich des elektrischen Streufeldes ein, so wird die Sensorkapazität um den Betrag DC vergrößert. Dabei spielt es keine Rolle, ob das Messobjekt ein Leiter oder ein Isolator, fest oder flüssig ist. Durch die Präsenz eines anderen Mediums als Luft wird die Dielektrizitätszahl e vergrößert, und damit die Kapazität C(er, Geometrie). Je größer die Veränderung des Dielektrikums im Bereich der Feldlinien des Kondensators, desto leichter ist ein Material zu detektieren. Es gibt dabei drei grundsätzliche Möglichkeiten zu untersuchen. Die Kapazitätsänderung kann durch, einen Isolator, eine isolierte Metallplatte, oder eine geerdete Metallplatte hervorgerufen werden. Metalle rufen die größte Kapazitätsänderung hervor, da sie bei Annäherung eine zweite Kapazität parallel zur Sensorkapazität bewirken. Sie sind somit am besten zu detektieren. Die bisher verwendeten kapazitiven Näherungsschalter beruhen auf einem Relaxations Oszillatorprinzip und sind diskret aufgebaut. Bei einer solchen Schaltung ist der Oszillator im Ruhezustand solange das Messobjekt außerhalb des Schaltabstandes liegt. Durch Annäherung auf den Schaltabstand wird die Sensorkapazität so weit vergrößert, dass die Dämpfung kleiner als die Verstärkung des Oszillators wird. Das System beginnt zu schwingen. Dieses Oszillatorprinzip wurde bereits in untersucht, mit dem Ergebnis, dass es nicht integrierbar war. Es wird im folgenden nun ein Konzept für einen Oszillator entwickelt, der bereits ohne das Vorhandensein eines Messobjektes schwingt und bei dessen Detektion sich die Schwingungsamplitude ändert. Gang der Untersuchung: Kapitel 2 fasst das Konzept herkömmlicher Näherungsschalter zusammen, sowie den Aufbau der verschiedenen Sensorköpfe. Weiterhin werden ein Wien-Robinson-Oszillator und ein Schwingkreis auf Multipliziererbasis untersucht. In Kapitel 3 werden Zwei- und Vierquadrantenmultiplizierer als Verstärker für einen Oszillator verglichen. Die Theorie der Schaltungen wird erörtert und anhand von [¿]