Sensorsignale sind im allgemeinen “Rohdaten”, d.h. sie müssen zur Weiterverarbeitung aufbereitet werden. In analogen Messketten werden durch die Instrumentierung Normsignale erzeugt (zum Beispiel 0-+/-10V oder 0/4-20 mA), die dann in den nachgeschalteten Automatisierungsanlagen (Computer, SPS etc.) weiterverarbeitet werden.
Bei piezoresistiven Sensoren mit mV/V-Ausgang setzt man dazu spezielle DMS-Messverstärker ein.
Ein handelsüblicher Spannungsverstärker reicht hier nicht aus, da die Wheatstone-Brücke im Ausschlagverfahren betrieben wird und sensibel auf Spannungsschwankungen reagiert und das Signal somit unbrauchbar macht.
Die Verstärker sollten eine stabilisierte Speisespannung liefern und rauscharm sein. Weiterhin ist bei Frequenz-behafteten Messungen auch darauf zu achten, Unterabtastungen zu vermeiden, was bedeutet, dass der Verstärker über eine entsprechend große Frequenzbandbreite verfügen muss.
Abtastungen des Sensorsignals sollten ca. das 10-fache der Frequenz des Sensorsignals betragen.
All diese Anforderungen haben bei Messverstärkern ihren Preis.
Für andere Sensortechnologien (z.B. piezoelektrisch: Ladungsverstärker, Versorgung der IEPE-Sensoren) gelten hinsichtlich der Qualität der Verstärker/Umsetzer ähnliche Überlegungen.
Für eine Messanwendungen werden bzw. müssen auch Filter verwendet werden. Hier ist auch abzuwägen, welche Fabrikate/Ausführungen zu verwenden sind (z.B. Bessel- oder Butterworth-Filter). Dies hängt von der Applikation ab.
Bei der digitalen Verarbeitung gilt hinsichtlich der Abtastung das gleiche wie bei Analoggeräten. Bei den Analog/Digital-Wandlern sollte man sich im Vorfeld überlegen, wie hoch die Auflösung und Abtastrate sein sollte, um ein optimales Messergebnis zu erhalten.
Je höher die Auflösung gewählt wird, desto geringer wird dann die maximale Abtastrate. Es gibt mittlerweile A/D-Wandler mit rauschfreien Auflösungen über 20 Bit.
Hier sollte man vor der Anschaffung prüfen, ob eine solch hohe Auflösung Sinn ergibt, oder man mit einer kleineren das gleiche gewünschte Ergebnis zu einem besseren Preis-Leistungs-Verhältnis erzielt.
Beispiel:
Auflösung eines Kraftsensors mit 100 N mit einem 12 Bit-Wandler: Der gemessene Wert kann bis zu 0,024 N aufgelöst werden,
bei einem 18 Bit-Wandler wären es 0,00038 N.
Oftmals wird aber die Auflösung mit der Genauigkeit verwechselt: die Anzahl der Bit sagt alleine nichts über die Genauigkeit des Wandlers aus.
So können 12 Bit-Wandler durchaus dem Originalsignal genauer folgen als z.B. eine 14-Bit Variante, da es auf die Güte des erfassten Analogsignals ankommt.
Die digitalen Daten werden dann in einer entsprechen Software weiterverarbeitet und liefern, je nach Anwendung, auch wertvolle Informationen über den Zustand der Messobjekte (z.B. Lagerüberwachung, Vibrationsmessungen) im Rahmen des Condition Monitoring.
Weiterhin zählt zum Gebiet der Messdatenerfassung auch die Anbindung an Bussysteme (CAN, RS485 oder IO-Link im Rahmen der Industrie 4.0) und die zugehörige Vernetzung.
Unser Lieferspektrum in der Messdatenerfassung/-Verarbeitung:
- DMS-Verstärker
- Ladungsverstärker
- A/D-Wandler, auch mit USB-Anschluss
- Digitale Anzeigegeräte
- Digitale Handhelds zum Vor-Ort-Einsatz
- Anschluss an Bussysteme
Beispiel: analoge und digitale Technik am Beispiel einer Silo-Gewichtsmessung:
Auf der linken Seite sammelt eine analoge “Junction Box” die Signale aller vier Kraftsensoren und bildet die Summe, die dann als ein Analogwert ausgegeben wird.
Dieser analoge Wert kann dann an ein digitales Display oder -Handheld angeschlossen und visualisiert werden.
Diese Signale werden dann auch parallel oder nach Abschluss der Messungen (die Geräte arbeiten als Logger) in den PC geladen und dort mittels entsprechender Software weiter verarbeitet.
Auf der rechten Seite werden die Signale durch einen A/D-Wandler in Form eines USB-Kits direkt erfasst und in den PC übertragen.
Wir unterstützen Sie gerne bei der Lösung Ihrer Messaufgaben. Kontaktieren Sie uns.