Hannover Messe 2014 24.03.2014, 07:00 Uhr

Mischungsverhältnisse von Flüssigkeiten per Sensor überwachen

Mit den kostengünstigen Sensoren, die Ingenieure der Saar-Uni entwickelt haben, kann das Mischungsverhältnis von Flüssigkeiten gemessen und damit überwacht und geregelt werden. 

Saarbrücker Forscher haben einfach aufgebaute Sensoren entwickelt, mit denen die Mischungsverhältnisse von Flüssigkeiten wie Öl, Brems- und Kühlflüssigkeit überwacht werden können. 

Saarbrücker Forscher haben einfach aufgebaute Sensoren entwickelt, mit denen die Mischungsverhältnisse von Flüssigkeiten wie Öl, Brems- und Kühlflüssigkeit überwacht werden können. 

Foto: Autoclub Europa

Ihren Einsatz sollen die Sensoren beispielsweise in der Automobiltechnik finden, wo sie etwa die Abgasnachbehandlung in Dieselfahrzeugen, die Ölqualität oder die Brems- und Kühlflüssigkeiten überwachen können. Auch bei Brennstoffzellen können sie für Verbesserungen genutzt werden. Die Saarbrücker Sensoren sind einfach aufgebaut und können in Laptops integriert werden.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
Stadt Norderstedt-Firmenlogo
Tiefbauingenieur*in (w/m/d) Stadt Norderstedt
Norderstedt Zum Job 
RITTAL GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Projektingenieur (m/w/d) Klimalabor Produktentwicklung Klimatisierungsprodukte RITTAL GmbH & Co. KG
Herborn Zum Job 
THOST Projektmanagement GmbH-Firmenlogo
Consultant (m/w/d) im Projektmanagement der Energiewende THOST Projektmanagement GmbH
verschiedene Standorte Zum Job 
THOST Projektmanagement GmbH-Firmenlogo
Wirtschaftsjurist*in / Ingenieur*in (m/w/d) für Contract & Claimsmanagement in Energieprojekten THOST Projektmanagement GmbH
Hamburger Hochbahn AG-Firmenlogo
Senior Projektingenieur Infrastruktur (w/m/d) Hamburger Hochbahn AG
Hamburg Zum Job 
SWM Services GmbH-Firmenlogo
Stellvertretende Laborleitung Trinkwasserlabor (m/w/d) Schwerpunkt Auftragsmanagement und Probenahme SWM Services GmbH
München Zum Job 
Jenoptik AG-Firmenlogo
Manager*in (f/m/d) Engineering Medical Jenoptik AG
ISL Deutsch-Französisches Forschungsinstitut-Firmenlogo
Test- und Messingenieur (m/w/d) ISL Deutsch-Französisches Forschungsinstitut
Saint-Louis (Frankreich) Zum Job 
ISL Deutsch-Französisches Forschungsinstitut-Firmenlogo
Wissenschaftler (m/f/d) für theoretische, experimentelle und numerische Flugmechanik ISL Deutsch-Französisches Forschungsinstitut
Saint-Louis (Frankreich) Zum Job 
ISL Deutsch-Französisches Forschungsinstitut-Firmenlogo
Wissenschaftler (m/w/d) - Computer-Vision / Entwicklung von Algorithmen ISL Deutsch-Französisches Forschungsinstitut
Saint-Louis (Frankreich) Zum Job 
Harmonic Drive SE-Firmenlogo
Konstrukteur (m/w/d) Harmonic Drive SE
Limburg an der Lahn Zum Job 
Harmonic Drive SE-Firmenlogo
Produktmanager Mechatronik (m/w/d) Harmonic Drive SE
Limburg an der Lahn Zum Job 
Hexagon Purus ASA-Firmenlogo
Process Engineer Projects (m/w/d) Hexagon Purus ASA
Hexagon Purus ASA-Firmenlogo
Qualitätsingenieur (m/w/d) operative Qualität Hexagon Purus ASA
Hexagon Purus ASA-Firmenlogo
Qualitätsvorausplaner / APQP Engineer (m/w/d) Hexagon Purus ASA
Universität zu Köln-Firmenlogo
Handwerks-Meister*in / Techniker*in in der Fachrichtung Metallbau Konstruktionstechnik Universität zu Köln
Hutchinson Group-Firmenlogo
Stress Engineer (f/m/d) Hutchinson Group
Göllnitz Zum Job 
Pixida GmbH-Firmenlogo
Project Engineer Automotive (m/f/d) Pixida GmbH
München Zum Job 
T60 Consulting-Firmenlogo
(Senior) Manager (m/w/d) T60 Consulting
Deutschland Zum Job 
Pixida GmbH-Firmenlogo
Projektmanager (m/w/d) Pixida GmbH
München, Ingolstadt Zum Job 

Nahezu überall, wo in der Technik Gemische von mehreren Flüssigkeiten eingesetzt werden, kommt es für optimale Ergebnisse auf die korrekten Mischverhältnisse der beteiligten Flüssigkeiten an. Das gilt sowohl für die Abgasreduzierung bei Dieselfahrzeugen als auch für Brennstoffzellen, Frostschutzmittel oder Bremsflüssigkeiten.

Überwachung bislang aufwändig und kostenintensiv

Das richtige Mengenverhältnis dieser Flüssigkeiten auf die Dauer aufrecht zu erhalten ist nicht immer leicht – denn die Mischung müsste für beste Ergebnisse ständig überwacht werden und nötigenfalls das richtige Verhältnis wiederhergestellt werden – ansonsten hat der Mix nicht den Effekt, den er haben sollte und auch könnte. Das Verhältnis der Bestandteile eines Gemischs zu bestimmen, ohne dabei zu großen Aufwand zu betreiben oder hohe Kosten zu verursachen, war bisher immer ein richtiges Problem.

Einfach aufgebaute Sensoren

Die Saarbrücker Messtechniker aus der Forschergruppe von Professor Dr. Andreas Schütze haben jetzt eine Lösung entwickelt, die sie im April auf der Industriemesse in Hannover vorstellen wollen: Sensoren, die in der Lage sind, das Mischungsverhältnis von Gemischen aus zwei Komponenten zuverlässig konstant zu halten. „Unsere beiden Sensorsysteme, die auch kombiniert werden können, sind einfach aufgebaut und die Messwerte können unkompliziert ausgewertet werden. Außerdem sind sie kostengünstig herzustellen und für den mobilen Einsatz etwa in Laptops geeignet“, sagt dazu Andreas Schütze.

Prof. Andreas Schütze.

Prof. Andreas Schütze.

Quelle: Uni Saarland


Diese Sensoren könnten in Zukunft beispielsweise dazu verwendet werden, in Dieselfahrzeugen sicherzustellen, dass der Katalysator gefährliche Abgase optimal reduziert. Der so genannte DeNOx-Katalysator, den man in der Regel in modernen Diesel-Pkws und -Lkws findet, wandelt die schädlichen Stickoxide in Stickstoff und Wasser um. „Aber nur, wenn das richtige Mischungsverhältnis von Harnstoff in Wasser in den Abgasstrang eingespritzt wird. Unsere Sensoren können überwachen, ob dies der Fall ist“, erläutert der Messtechniker.

Sensoren halb so groß wie eine Kreditkarte

Die neu entwickelten Sensoren bestehen aus einer dünnen Folie mit darauf aufgebrachten Leiterbahnen und sind zurzeit noch etwa halb so groß wie eine Kreditkarte. „Wir haben zwei verschiedene Messmethoden erforscht, die beide gute Ergebnisse erzielen. Werden sie zusammen eingesetzt, ergibt die Messung noch exaktere Ergebnisse“, sagt Schütze.

Bei einem der Messverfahren prägt ein winziger Miniatur-Heizer auf der Folie einen Wärmeimpuls in die zu prüfende Mischung ein. „Der Sensor misst dabei, wie sich die Wärme darin ausbreitet“, erklärt einer der Entwickler der Systeme, Bastian Schmitt. „Wie schnell sich die Wärme ausbreitet und wie viel Wärme überhaupt aufgenommen wird, ändert sich mit dem Mischungsverhältnis. Anhand dieser Messwerte können wir daher auf das Mischungsverhältnis der Flüssigkeiten rückschließen“, erläutert der Ingenieur.

Der Sensor besteht nur aus einer kleinen, dünnen Folie mit aufgebrachten Leiterbahnen und kann die Zusammensetzung von Flüssigkeiten messen. In Dieselfahrzeugen kann er zum Beispiel sicherstellen, dass der Katalysator die gefährlichen Abgase ordnungsgemäß reduziert und so diese schädlichen Stickoxide in Stickstoff und Wasser umwandelt. Diplom-Ingenieur Bastian Schmitt (Foto) hat den Sensor am Lehrstuhl für Messtechnik von Professor Andreas Schütze mitentwickelt. 

Der Sensor besteht nur aus einer kleinen, dünnen Folie mit aufgebrachten Leiterbahnen und kann die Zusammensetzung von Flüssigkeiten messen. In Dieselfahrzeugen kann er zum Beispiel sicherstellen, dass der Katalysator die gefährlichen Abgase ordnungsgemäß reduziert und so diese schädlichen Stickoxide in Stickstoff und Wasser umwandelt. Diplom-Ingenieur Bastian Schmitt (Foto) hat den Sensor am Lehrstuhl für Messtechnik von Professor Andreas Schütze mitentwickelt. 

Quelle: Uni Saarland/Oliver Dietze

Das zweite Sensorprinzip der Forscher basiert auf einem bei fließenden Flüssigkeiten zu beobachtenden Phänomen: den Wirbeln. Wenn man einen Stock in eine Strömung hält, entstehen dahinter deutlich sichtbare Verwirbelungen. Ähnlich machen es die Saarbrücker Ingenieure bei ihrer Messung: „Bei geringer Strömung entsteht hinter einem Störkörper, den wir in die Mischung bringen, ein Wirbelpaar. Je nachdem wie zähflüssig ein Gemisch ist, dehnen sich die beiden Wirbel verschieden aus. Außerdem ändert sich die Strömungsgeschwindigkeit innerhalb der Wirbel, die wir mit unseren Sensoren erfassen und so Aussagen über das Verhältnis der Komponenten treffen können“, sagt Bastian Schmitt. Die an der Saar-Uni entwickelten Sensoren können prinzipiell bedingt sogar gefrorene Mischungen erkennen oder nachweisen, dass gar keine Flüssigkeit vorliegt – beispielsweise weil der Tank leer ist.

Vorstellung auf der Hannover Messe

Das Projekt „InMischung“ wurde vom Bundesforschungsministerium im Rahmen des Schwerpunktes Mikrosystemtechnik als Teil der Ausschreibung „Mikro-Nano-Integration als Schlüsseltechnologie für die nächste Generation von Sensoren und Aktoren (MNI)“ gefördert.  Die Saarbrücker Sensoren sind sehr einfach aufgebaut und können zum Beispiel in Laptops integriert werden. Ihre beiden Verfahren stellen die Messtechniker vom 7. bis 11. April am saarländischen Forschungsstand auf der Hannover Messe vor. (Halle 2, Stand C 48)

Ein Beitrag von:

  • Klaus Ahrens

    Klaus Ahrens fühlt sich im Bereich Techniknews Zuhause. Vor allem die Bereiche Programmierung, Wissenschaft und Technik begeistern ihn.

Themen im Artikel

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.