Ausgabe zur SENSOR+TEST 2018

14 MESSENEUHEITEN Unsere ElastiSense EDS Serie von robusten und präzisen Wegge- bern wurde für Wegmessungen imMikrometer-Bereich in Anwen- dungen in der Automatisierung, Robotik und Werkzeugmaschinen, sowie in weiteren mechanisch aggressiven Bereichen konzipiert. Robustheit Die Gummitechnologie des aktiven Sensorelements macht, verglichen mit anderen Weg- messungsplattformen, unsere Weggeber sehr unempfindlich gegenüber Beschädigung durch Vibration, Verschleiß und Achsverschiebung. Präzision Die EDS Serie misst mit einer Genauigkeit von bis zu 2 Mikro- metern bei wiederholbaren Messungen. Vielseitigkeit Unsere Sensoren können über die analoge Schnittstelle in kleinen Systemen integ- riert werden - oder, dank der digitalen Schnittstelle auch in großen, synchronisierten Sensornetzwerken eingesetzt werden. Besuchen Sie uns auf der Sensor + Test 2018 in: Halle 5, Stand 5-106/4 www.elastisense.com Robust Displacement Sensors Für den Einsatz in mechanisch anspruchsvollen Umgebungen TEXT & BILD:LASER COMPONENTS GMBH WERNER-VON-SIEMENS-STR. 15, D - 82140 OLCHING H olo/OR, Industriepartner von LASER COMPONENTS, hat ein diffraktives opti- sches Element (DOE) entwickelt, das beim Laserlöten von feuer- verzinkten Blechen den Lötpro- zess signifikant beschleunigt. Gleichzeitig sorgt es für bessere Schmelzleistung und sauberere Kan- ten. Das DOE aus UV Quarzglas hat einen Wirkungsgrad von 90%. Teilt den Eingangsstrahl in drei Strahlen mit unterschiedlichen Durchmessern und Leistungsstärken. Zwei kleinere Leitstrahlen sorgen dafür, dass die Verzinkung vorgewärmt, gereinigt und für den Lötprozess vorkonditi- oniert wird. Der große Mittelstrahl übernimmt dann den eigentlichen Lötprozess. Durch die homogene Energieverteilung wird der Lötdraht gleichmäßig geschmolzen. Ähnliche Ergebnisse ließen sich bisher nur mit mehreren Lasern oder komplexen op- tomechanischen Elementen erzielen. Beim Laserlöten wird der Löt- draht mit dem Laser geschmolzen, um zwei metallische Bauteile mitei- nander zu verbinden. Im Gegensatz zum Schweißverfahren werden die Teile selbst dabei nur minimal er- wärmt. Bei feuerverzinkten Blechen bedeutet das, dass die Zinkschicht nur in einem sehr begrenzten Be- reich verdampft und die Bleche sich bei der Verarbeitung nur geringfü- gig verformen. Daher hat sich das Hartlötverfah- ren mit dem Laser vor allem im Ka- rosseriebau durchgesetzt, um Ver- bindungen mit hoher mechanischer Stabilität zu erreichen, ohne den Korrosionsschutz zu beeinträchti- gen. Andererseits kommt es oft vor, dass Oxide und Verunreinigungen in der Zinkschicht an der Lötnaht Un- regelmäßigkeiten wie Spritzer, Po- ren und unebene Oberflächen ver- ursachen. Dieser Effekt wird durch das neue DOE verhindert. www.lasercomponents.com Diffraktives optisches Element für effizientes Laserhartlöten TEXT: ENDRICH BAUELEMENTE VERTRIEBS GMBH HAUPTSTR. 56 D - 72202 NAGOLD D ie Endrich Bauelemente Vertriebs GmbH präsen- tiert auf der Sensor+Test 2018 in Halle 5, Stand 140 eines der weltweit kleinsten Radar- Sensormodule. Das unter der Bezeichnung K-LD2 angebotene Modul des Schweizer Herstellers RFbeam Microwave GmbH misst lediglich 25 x 25 mm. Es bietet integrierte Signalverarbeitung und ein Antennen-Diagramm von 80° auf 34°. Entwickelt wurde es für die Bewegungserkennung im Innen- und Außenraum. RFbeam hat in diesem Modul eine digitale Signalverarbeitung integriert. Damit sind eine Steige- rung der Empfindlichkeit und eine wesentlich verbesserte Immunität auf externe Störungen realisierbar. Der Anwender kann das Modul über eine UART Schnittstelle auf seine Anwendung parametrieren. Er hat – im Unterschied zu anderen Lösungen auf dem Markt – den vol- len Zugriff auf die analogen Daten des Radarmoduls und kann damit weitere Auswertungen durchfüh- ren. Dank umfangreicher Filter- funktionen und anderer Parameter kann er das Modul schnell auf ver- schiedene Anwendungen anpassen. Er benötigt dazu keine speziellen Kenntnisse in analoger oder digi- taler Schaltungstechnik, was die „Time-to-Market“ beschleunigt. Geeignet ist das Modul insbe- sondere für die Messung von Be- wegung und Geschwindigkeit, für die Detektion von Personen und Fahrzeugen sowie für Sensoren für Türsteuerungen und Security Anwendungen. Für einen schnel- len Einstieg ist ein Starterkit mit umfangreicher Dokumentation und Auswertungs-Software erhältlich. Damit können einfache Anwen- dungen sofort auf ihre Machbarkeit überprüft werden. Die Module haben eine ETSI (EN 300 440) Zulassung und sind ohne weitere Funkmessungen in ein Pro- dukt integrierbar. Sie sind ab so- fort bei Endrich verfügbar. Endrich Bauelemente Vertriebs GmbH Endrich versteht sich als design- orientierter Spezialdistributor mit Schwerpunkten in den Bereichen passive Bauelemente, Optoelekt- ronik, Sensorik, Elektromechanik, Akustik sowie spezieller Halblei- terprodukte. Durch eine intensive technische Beratung und eine aus- gefeilte Logistik steht Endrich in Deutschland und Zentraleuropa für qualitativ hochwertige Komponen- ten und flexible Lösungen. Weitere Informationen finden Sie unter www.endrich.com. Endrich präsentiert eines der kleinsten Radar-Transceiver- module weltweit TEXT & BILD: TECHNISCHE UNIVERSITÄT ILMENAU EHRENBERGSTRASSE 29 98693 ILMENAU GERMANY W issenschaftler der Technischen Uni- versität Ilmen- au um Prof. Jörg Schumacher veröffentlichten gemeinsam mit Forschern aus Los Angeles in der renommier- ten Fachzeitschrift Nature Com- munications vom 29. Mai 2018 einen Artikel über sogenannte turbulente Superstrukturen. Turbulente Superstrukturen sind eine Ordnung in weit aus- gedehnten Systemen, die aus der turbulenten Wirbelbewegung, etwa der Luftbewegung in der Atmosphäre, hervorgeht und die der gängigen Vorstellung wider- spricht, dass Fluidbewegung im Falle von Turbulenz ungeordnet und chaotisch ist. Prof. Jörg Schumacher, Leiter des Fachgebiets Strömungsme- chanik der TU Ilmenau, führt das internationale Wissenschaft- lerteam aus Strömungsforschern an, das seine Forschungsergeb- nisse in der jüngsten Ausgabe des Fachjournals Nature Commu- nications veröffentlichte. Den Wissenschaftlern gelang es mit Hilfe umfangreicher Supercom- putersimulationen in Garching und Jülich erstmals, ausgedehnte Superstrukturen in einer Vielzahl von unterschiedlichen Systemen darzustellen und zu erforschen. Dabei fielen gigantische Daten- mengen an, die mit Hilfe neu- artiger Methoden der Musterer- kennung und Datenreduktion durchforstet und analysiert wur- den. Die Veröffentlichung der For- schungsergebnisse in Nature Communications, das Arbeiten vor allem zu den Naturwissen- schaften publiziert, ist für Prof. Schumacher und sein Forscher- team ein großer wissenschaftli- cher Erfolg. Beim sogenannten Impact-Faktor, dessen Höhe den Einfluss einer wissenschaftlichen Fachzeitschrift wiedergibt, lag das Journal in der Kategorie „mul- tidisziplinäre Wissenschaften“ im Jahr 2016 auf Rang 3 von 64 wis- senschaftlichen Zeitschriften. In seinen wissenschaftlichen Arbeiten beantwortet Prof. Schu- macher vom Institut für Thermo- und Fluiddynamik der TU Ilmenau erstmals zentrale Fragen nach dem Ursprung von Superstruktu- ren und ihrer Bedeutung für den turbulenten Transport von Impuls und Wärme: „Das führt letztend- lich zu genaueren Vorhersagen des Wetters und des Klimawan- dels und hilft uns, die variierende Aktivität der Sonne zu verstehen, die wiederum einen entscheiden- den Einfluss auf unsere obere Erd- atmosphäre in den Polarregionen hat.“ Die Forschungsarbeiten von Prof. Jörg Schumacher und sei- nem Team basieren auf einer al- ten physikalischen Erkenntnis: Wärmere leichte Luft steigt auf, kältere schwere Luft sinkt da- gegen nach unten. Dieser allen bekannte Sachverhalt beschreibt auf einfache Weise, was hinter thermischen Konvektionsprozes- sen steckt. Sind die Temperaturunter- schiede hinreichend groß, wird die resultierende Luftbewegung turbulent. Turbulente Konvek- tion findet nicht nur in der At- mosphäre statt, sie vollzieht sich auch in den Weltmeeren, im Flüssigmetallkern tief im Innern der Erde und auch in der Sonne und in anderen ihr verwandten Sternen. All diesen Konvektions- bewegungen liegen die gleichen physikalischen Prozesse zugrun- de, doch unterscheiden sich Dichte, Wärmeleitfähigkeit oder Viskosität deutlich voneinander. Strömungsforscher fassen die- se Eigenschaften in Kennzahlen zusammen, um zum Beispiel im Falle der Prandtlzahl innere Rei- bung und Wärmeleitfähigkeit im Fluid zueinander ins Verhältnis zu setzen. Konvektion in der Sonne zeichnet sich zum Beispiel durch extrem niedrige Prandtlzahlen aus, da Wärme im Vergleich zum Impuls viel ineffektiver durch Elektronen aus dem Fusionskern an die Sonnenoberfläche als durch Lichtquanten transportiert werden kann. Zum Vergleich: In Konvektionsströmungen im Ozean ist die entsprechende Prandtlzahl zehn Millionen Mal größer. Die Forscher der TU Ilmenau um Prof. Jörg Schumacher und aus Los Angeles konnten nun erstmals die Gemeinsamkeiten von turbu- lenten Konvektionsprozessen in weit ausgedehnten Schichten bei verschiedensten Prandtlzah- len systematisch herausstellen. Wie sie in ihrer Arbeit berichten, beobachteten sie in all diesen Fällen die Entstehung turbulenter Superstrukturen, einer Ordnung in der verwirbelten, chaotischen Turbulenz. In turbulenten Trans- port- und Mischungsprozessen sind Superstrukturen so etwas wie das tragende Skelett. Den Wissenschaftlern gelang es zu- dem, die langsame Entwicklung der großskaligen Superstrukturen von kleinskaligen, schnellen Wir- belbewegungen zu trennen. Diese Zerlegung in Grob- und Feinstruk- tur eröffnet nun vollkommen neu- artige Perspektiven bei der bes- seren Vorhersage von Turbulenzen in Atmosphäre, Ozean und Sonne. Da nun klar ist, wie die Su- perstrukturen gefunden und vom Rest isoliert werden können, kann ihre Beschreibung im nächs- ten Schritt drastisch vereinfacht werden. Zurzeit arbeiten Jörg Schumacher und seine Kollegen deshalb intensiv daran, für die langsame dynamische Entwick- lung dieser Konvektionsmuster Methoden des maschinellen Ler- nens und der Netzwerktheorie zu kombinieren. Damit lösen sie sich von den zu Grunde liegenden ma- thematischen Modellgleichungen der Konvektion und lassen statt- dessen tief gestaffelte neuronale Netze Prognosen zum Umbau der Superstrukturmuster machen. Solche Netze können sehr schnell riesige Simulations-Datenmengen verarbeiten und würden die Vor- hersagen zum Transport stark beschleunigen und vereinfachen. Genutzt werden dazu übrigens die gleichen datenhungrigen Compu- teralgorithmen, die bei der Spra- cherkennung im Handy und beim autonomen Fahren angewendet werden. Ordnung im Chaos: TU Ilmenau ist turbulenten Mustern auf der Spur Turbulente Superstrukturen in der Erdatmosphäre (© Jet Propulsion Laboratory/NASA)