Grundlagen zum Messen von Kraft, Weg, Drehzahl, Durchfluss

Kraftaufnehmer

Die technischen Merkmale der Kraftaufnehmer sind weitgehend durch die VDI/VDE-Richtlinie 2637 festgelegt.
Die wichtigsten Begriffe sind nachfolgend erklärt:

Messbereich: Der Belastungsbereich, innerhalb dem die garantierten Fehlergrenzen nicht überschritten werden.

Nennlast: Die Nennlast ist die obere Grenze des Messbereiches.
Abhängig vom Sensor kann die Nennlast eine Zug- oder Drucklast sein.

Gebrauchslast:
Die Gebrauchslast ist die Last, mit welcher der Sensor über die Nennlast hinaus belastet werden darf, ohne dass sich die spezifizierten Eigenschaften ändern. Der Gebrauchslastbereich sollte nur in Ausnahmefällen benutzt werden.

Grenzlast:
Die Grenzlast ist die maximal zulässige Belastung der Wägezelle, bei der keine Zerstörung des Messsystems zu erwarten ist. Bei dieser Belastung gelten nicht mehr die spezifischen Fehlergrenzen.

Bruchlast:
Die Bruchlast ist die Last, bei der eine bleibende Veränderung oder Zerstörung auftritt.

max. dynam. Belastung:
Auf die Nennkraft bezogene Schwingbreite einer sich sinusförmig ändernden Kraft in Richtung der Messachse des Sensors.

Kriechfehler:
Der Kriechfehler ist die maximal zulässige Änderung des Ausgangssignals des Sensors über die angegebene Zeit bei konstanter Belastung und stabilen Umgebungsbedingungen.

ALMEMO^® Kraftmessung
Bei ALMEMO^® Kraftaufnehmern kann nicht nur die Grundlast (Tara) auf Null abgeglichen, sondern auch der Endwert als Sollwert eingegeben werden. Der Korrekturfaktor wird daraus vom Messgerät automatisch berechnet. Für Aufnehmer mit eingebautem Referenzwiderstand gibt es einen ALMEMO^® Stecker, der diesen Widerstand zum Abgleich einschaltet.

Digitale Kraftaufnehmer mit ALMEMO® D7-Messstecker
Jeder beliebige Kraftaufnehmer, Drehmomentaufnehmer und Dehnmessstreifen mit Messbrücke wird mit dem digitalen ALMEMO® D7-Messstecker ZKD7000-FS zum digitalen Fühler. Er arbeitet mit einem im ALMEMO® D7-Messstecker eingebauten AD-Wandler.

Die Gesamtgenauigkeit der Messung wird nur durch den Kraftaufnehmer mit dem angeschlossenen ALMEMO® D7-Messstecker bestimmt, unabhängig von ALMEMO® Anzeigegerät/Datenlogger und verwendeten Verlängerungskabeln. Die vollständige Messkette, bestehend aus dem Kraftaufnehmer und dem angeschlossenen ALMEMO® D7-Messstecker, kann kalibriert werden.

Der digitale ALMEMO® D7-Messstecker ermöglicht die Messung mit höherer Auflösung. Dabei arbeitet der Messstecker mit reduzierter Wandlungsrate. So werden mit Präzisionssensoren stabile Messwerte mit hoher Auflösung erreicht.

Bei schnellen Vorgängen kann mit höherer Wandlungsrate und geringerer Auflösung gemessen werden. Das ALMEMO® V7-Messgerät speichert die Messwerte. In der Messsoftware WinControl werden die Messwerte als Tabelle oder Liniengrafik ausgewertet. Die Konfiguration des ALMEMO® Steckers erfolgt am ALMEMO® V7-Messgerät.

Wegaufnehmer

Abhängig von den Rand- und Umgebungsbedingungen der Messaufgabe kommen verschiedene Messverfahren zum Einsatz:

Lineare induktive Wegaufnehmer und Wegtaster:
Vorteile: äußerst genau, hochauflösend, robust, beschleunigungsfest, preisgünstig, störunempfindlich, sehr langzeitstabil, umweltastabil (Schmutz, Feuchtigkeit), punktförmige, quasi berührungslose Messung, einfache Montage und Handhabung

Leitplastik-Potentiometer:
Vorteile: hochauflösend, gute Linerarität, preisgünstig, gute Temperatur- und Feuchtekoeffizienten, weitreichender Anwendungstemperaturbereich.

ALMEMO^® Wegmessung
Unsere potentiometrischen Weggeber sind ab Werk durch Speicherung der Korrekturwerte im ALMEMO^® Stecker vorjustiert. Der exakte Abgleich erfolgt kundenseits vor Ort nach dem Einbau mit Endmaßen.

Digitale Wegaufnehmer mit ALMEMO® D7-Messstecker
Jeder beliebige potentiometrische Wegaufnehmer und andere potentiometrische Sensoren werden mit dem digitalen ALMEMO® D7-Messstecker ZWD7 00-FS zu digitalen Fühlern. Er arbeitet mit einem im ALMEMO® D7-Messstecker eingebauten AD-Wandler.

Die Gesamtgenauigkeit der Messung wird nur durch den Wegaufnehmer mit dem angeschlossenen ALMEMO® D7-Messstecker bestimmt, unabhängig von ALMEMO® Anzeigegerät/Datenlogger und verwendeten Verlängerungskabeln.

Die vollständige Messkette, bestehend aus dem Wegaufnehmer und dem angeschlossenen ALMEMO® D7-Messstecker, kann justiert werden. Der ALMEMO® D7-Messstecker ermöglicht die Messung mit höherer Auflösung. Dabei arbeitet der Messstecker mit reduzierter Wandlungsrate. So werden mit Präzisionssensoren stabile Messwerte mit hoher Auflösung erreicht.

Bei schnellen Vorgängen kann mit höherer Wandlungsrate und geringerer Auflösung gemessen werden. Das ALMEMO® V7-Messgerät speichert die Messwerte. In der Messsoftware WinControl werden die Messwerte als Tabelle oder Liniengrafik ausgewertet. Die Konfiguration des ALMEMO® Steckers erfolgt durch den Anwender ganz einfach am ALMEMO® V7-Messgerät.

Optische Drehzahlmesser

Zur Drehzahlmessung an Wellen, Rädern, Ventilatoren etc. hat sich das optische Reflexverfahren am meisten durchgesetzt.
Bei Reflexions-Lichttastern bilden Sender und Empfänger eine Baueinheit. Das vom Sender kommende Licht wird von einem gegenüberliegenden Objekt zum Empfänger zurückgeworfen. Der Sensor schaltet, wenn die reflektierte Menge Licht am Empfänger eine bestimmte einstellbare Schwelle überschreitet. Diese Menge Licht hängt wiederum von der Größe und den Reflexionseigenschaften des Objektes ab. Zur Erhöhung der Reichweite und zur Verbesserung des Störabstandes werden spezielle Reflexfolien verwendet.

ALMEMO^® Drehzahlgeber können in zwei Messanordnungen eingesetzt werden:

Reflexions-Lichttaster (DIN EN 60947: Typ D)
Erkennt nur undurchsichtige Objekte. Der Erfassungsbereich hängt vom Reflexionsvermögen des Objektes ab, also von Oberflächenbeschaffenheit und Farbe. Empfindlich gegen Schmutz und gegen veränderte Reflexionseigenschaften des Objektes.Diese Einflüsse können (in Grenzen) mit einem Empfindlichkeitseinsteller kompensiert werden.Geringer Montageaufwand, da der Sensor aus einer Einheit besteht und eine grobe Ausrichtung meist reicht.

Reflexions-Lichtschranke (DIN EN 60947: Typ R)
Durch den Einsatz von Retro-Reflektoren werden hohe Reichweiten und ein besserer Störabstand erzielt. Wenig störanfällig, daher gut geeignet für Einsätze unter erschwerten Bedingungen, z.B. Anwendung im Freien oder in schmutzigen Umgebungen.

Turbinen-Durchflussmesser

Im Sensor befindet sich ein Flügel- bzw. Paddelrad, das durch den Durchfluss in Rotation versetzt wird. Gegenüber der optischen Abtastung kann damit auch in trüben, nicht transparenten Flüssigkeiten gemessen werden. Die Drehzahl ist proportional der jeweiligen Durchflussmenge. Das elektrische Ausgangssignal kann auf zwei unterschiedliche Arten erzeugt werden:

Induktiver Näherungsschalter:
Die Rotorblätter sind mit Edelstahlkappen versehen, so dass durch die Annäherung der Rotorblätter an den Messwertaufnehmer die Induktivität des Aufnehmers verändert und ein impulsförmiges Ausgangssignal erzeugt wird.

Hall-Sensor:
Der Rotor ist mit Dauermagneten bestückt, die auf einen in dem Aufnehmer untergebrachten Hall-Sensor wirken. Die Aufnehmer-Elektronik formt das Hall-Signal in ein impulsförmiges elektronisches Ausgangssignal um.

Zur Volumenstromerfassung oder für Dosieraufgaben gibt es im ALMEMO® Fühlerprogramm Turbinen-Durchflussmesser für verschiedene Messbereiche und Einsatzbedingungen:

Radial-Turbinen-Durchflussmesser für große Durchflussmengen
Axial-Turbinen-Durchflussmesser mit Flügelrad für kleine Durchflussmengen