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EF-Mess2022

Fachzeitschrift für Industrielle Automation, Mess-, Steuer- und Regeltechnik

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Sonderheft<br />

Kompaktes Digitalmikroskop<br />

für einfache<br />

Inspektionsaufgaben<br />

Vision Engineering, Seite 6


Editorial<br />

Gibt’s dafür ne App?<br />

In der heutigen Zeit der Virtualisierung, der KI und des Smartphones denkt wohl so<br />

mancher unbedarfte Konsument inzwischen, dass doch alles mit einer „App“ gehen muss.<br />

Es gibt ja auch viele Apps, die alltägliche Probleme mehr oder weniger gut lösen können.<br />

Es gibt nebenbei bemerkt aber auch jede Menge Apps, die in einer Bandbreite rangieren<br />

zwischen „komplett sinnlos“ bis: „das Problem für diese Lösung muss erst noch erfunden<br />

werden“ - worin die Werbung inzwischen unheimlich gut geworden ist.<br />

Ernst Bratz, Marketingleiter<br />

Meilhaus Electronic GmbH<br />

www.meilhaus.de<br />

https://meilhaus.org<br />

Messtechnik hingegen ist etwas sehr reales, hardwarenahes. Messtechnik: Die<br />

quantitative, objektive und (speziell in Wissenschaft und Technik) möglichst genaue,<br />

fehlerfreie Ermittlung einer physikalischen Messgröße wie Temperatur, Druck, Vibration,<br />

Strom, Spannung etc. Erst die Auswertung erfasster Daten und die logische Steuerung/<br />

Regelung und Automatisierung ist Software-Aufgabe. Aber zum reinen Erfassen der<br />

Daten braucht es Hardware: Da müssen Tastköpfe an Messpunkte, Sensoren an den<br />

Ort des Geschehens, „Messstrippen“ zum Messobjekt gebracht werden. Egal ob in der<br />

Entwicklung, in der Prozessautomation, im Test oder in Wartung und Reparatur: In vielen<br />

Bereichen ist die Messtechnik ein zentraler Aspekt und eine Grundvoraussetzung. Hört<br />

man IoT, denkt man zuerst an WLAN, Vernetzung, „die Heizung mit dem Handy aus der<br />

Ferne einschalten“ und eben an Apps. Basis dafür ist aber auch hier zunächst klassische<br />

Messtechnik: Zum Beispiel ein Temperatur- und Feuchtesensor, ein Signalverstärker/<br />

Signal-Anpassung sowie ein A/D-Wandler und vielleicht ein Datenlogger. Der Konsument<br />

sieht jedoch leider meist nur ein kleines Plastikkästchen made in China und eine App.<br />

Der Industrieanwender ist da natürlich näher an der Hardware - aber hier sind eben auch<br />

Fachleute, also Techniker und Ingenieure am Werk. In umgekehrter Richtung erfordert<br />

auch das Steuern und Regeln immer reale Hardware, um in der Realität etwas zu<br />

bewegen: Vorgänge müssen ein-/ausgeschaltet werden, Ventile geöffnet, Maschinen und<br />

Prozesse kontrolliert werden. Auch die sicherheitstechnische Relevanz der Mess- und<br />

Steuerungstechnik ist in vielen Bereichen nicht zu unterschätzen.<br />

Bei allem Trend zur Virtualisierung und Wichtigkeit von Software/Apps sollte man daher<br />

heute in jungen Menschen nicht den falschen Eindruck erwecken, damit sei alles zu lösen.<br />

Denn diese sind die kommende Generation von Ingenieuren und Technikern. Für sie sollte<br />

auch die klassische Messtechnik als ein interessantes, wichtiges und spannendes Gebiet<br />

der Ingenieurswissenschaften im Alltag sichtbar sein. Schließlich stellt die Messtechnik<br />

in Entwicklung und Prozessautomation wachsende Herausforderungen, für die auch in<br />

Zukunft kluge Köpfe benötigt werden.<br />

Ernst Bratz<br />

Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022<br />

3


Inhalt<br />

3 Editorial<br />

4 Inhalt<br />

6 Qualitätssicherung<br />

8 Messen/Steuern/Regeln<br />

10 Aktuelles<br />

11 Datenlogger<br />

12 Messtechnik<br />

39 Sensoren<br />

72 Software<br />

Jetzt Neu:<br />

76 Fachartikel exklusiv im ePaper<br />

93 Einkaufsführer<br />

Messtechnik & Sensorik<br />

Sonderheft<br />

Kompaktes Digitalmikroskop<br />

für einfache<br />

Inspektionsaufgaben<br />

Vision Engineering, Seite 6<br />

Zum Titelbild:<br />

Neues kompaktes<br />

Digitalmikroskop für einfache<br />

Inspektionsaufgaben<br />

Vision Engineering präsentiert sein neues digitales<br />

Full-HD Mikroskop VE Cam für die unkomplizierte<br />

und schnelle Inspektion einer Vielzahl von<br />

Anwendungen. Die Qualitätskontrolle der zu<br />

betrachtenden Teile und Proben wird vereinfacht<br />

und tägliche Routineaufgaben beschleunigt. 6<br />

Herausgeber und Verlag:<br />

beam-Verlag<br />

Krummbogen 14<br />

35039 Marburg<br />

www.beam-verlag.de<br />

Tel.: 06421/9614-0<br />

Fax: 06421/9614-23<br />

Redaktion:<br />

Christiane Erdmann<br />

redaktion@beam-verlag.de<br />

Anzeigen:<br />

Tanja Meß<br />

tanja.mess@beam-verlag.de<br />

Tel.: 06421/9614-18<br />

PC-Karten für Echtzeit- und eventgesteuerte Systeme<br />

Für viele junge Menschen sind Laptop oder gar Desktop-PC heute schon Exoten. Wer jedoch<br />

im Berufsleben große Mengen Bild-, Ton-, Text- oder numerische Daten verarbeiten muss,<br />

merkt schnell, was ein großer Bildschirm und eine „echte“ Tastatur wert sein können. 8<br />

Erscheinungsweise:<br />

monatlich<br />

Satz und Reproduktionen:<br />

beam-Verlag<br />

Produktionsleitung:<br />

Jürgen Mertin<br />

Druck & Auslieferung:<br />

Bonifatius GmbH, Paderborn<br />

www.bonifatius.de<br />

Der beam-Verlag übernimmt trotz sorgsamer<br />

Prüfung der Texte durch die Redaktion keine<br />

Haftung für deren inhaltliche Richtigkeit. Alle<br />

Angaben im Einkaufsführerteil beruhen auf<br />

Kundenangaben!<br />

Handels- und Gebrauchsnamen,<br />

sowie Warenbezeichnungen und<br />

dergleichen werden in der Zeitschrift<br />

ohne Kennzeichnungen verwendet. Dies<br />

berechtigt nicht zu der Annahme, dass<br />

diese Namen im Sinne der Warenzeichenund<br />

Markenschutzgesetzgebung als frei zu<br />

betrachten sind und von jedermann ohne<br />

Kennzeichnung verwendet werden dürfen.<br />

Echtzeit<br />

Spektrumanalysatorund<br />

Signal-<br />

Analyzer-Geräteserie<br />

Die neue Echtzeit-Spektrumanalysator- und Signal-Analyzer-Geräteserie TDEMI S von<br />

Gauss Instruments setzt Maßstäbe in den Themen Echtzeitmessungen und Spektralanalyse,<br />

Funk- und EMV-Messungen. 21<br />

4 Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022


Inhalt<br />

Die Intelligenz digitaler Sensoren sitzt<br />

am besten im Anschlussstecker<br />

Um Sensoren beliebiger Hersteller zu digitalisieren und an flexible<br />

Datenlogger anzuschließen, hat Ahlborn eine Messtechnik entwickelt,<br />

die sich auf den Anschlussstecker konzentriert. Durch Verwendung<br />

leistungsfähiger Mikroprozessoren werden autarke, digitale Fühler<br />

geschaffen, die selbst wie ein Messgerät funktionieren. 49<br />

Sensoren lernen das<br />

Denken<br />

Im Fraunhofer-Leitprojekt NeurO-<br />

Smart forscht das Fraunhofer-Institut für<br />

Photonische Mikro systeme IPMS zusammen<br />

mit vier weiteren Instituten (ISIT, IMS, IWU,<br />

IAIS) unter Leitung des Fraunhofer ISIT<br />

gemeinsam an besonders energieeffizienten<br />

und intelligenten Sensoren für die<br />

nächste Generation autonomer Systeme.<br />

Dabei werden die Brücken zwischen<br />

Wahrnehmung und Informationsverarbeitung<br />

durch innovative Elektronik neu<br />

definiert. 42<br />

Höherer<br />

IP-Schutzgrad und<br />

extrem verlängerte<br />

Lebensdauer<br />

Linear Gauges haben nicht<br />

nur eine Daseinsberechtigung,<br />

sondern sie sind notwendige<br />

Messmittel, die sich meistens<br />

in Umgebungen beweisen<br />

müssen, in denen alles andere<br />

als Reinraumbedingungen<br />

herrschen. Genau im Hinblick<br />

darauf hat Mitutoyo mit der<br />

LG200-Serie, seiner neuesten<br />

Ergänzung der Produktpalette mit<br />

Längenmessgeräten schlanker<br />

Bauform, den IP-Schutzgrad<br />

erhöht. 29<br />

Bahnbrechendes Spektrometer<br />

Das Smithsonian Institute entwickelt ein bahnbrechendes Spektrometer<br />

für die Erforschung interstellarer Materie. Eine Digitizer-Karte von<br />

Spectrum Instrumentation ist Kernstück des stark verbesserten<br />

Mikrowellen-Spektrometer, das mit hoher Auflösung und gleichzeitig<br />

hoher Empfindlichkeit arbeiten kann und zudem Probendaten wesentlich<br />

schneller erfasst. Kernstück des neuen Geräts ist eine extrem schnelle<br />

PCIe-Digitizerkarte von Spectrum Instrumentation. 33<br />

Einkaufsführer<br />

Messtechnik & Sensorik 2022<br />

Produktindex ..................................... 93<br />

Produkte & Lieferanten ............................. 96<br />

Wer vertritt wen? ................................. 152<br />

Firmenverzeichnis ................................ 159<br />

Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022<br />

5


Qualitätssicherung<br />

Neues kompaktes Digitalmikroskop<br />

für einfache Inspektionsaufgaben<br />

Kompaktes Digitalmikroskop mit kleiner Stellfläche ermöglicht eine schnelle, effiziente Inspektion und<br />

Kontrolle bei hoher Funktionalität.<br />

gurierbare Benutzeroberfläche, mit<br />

der die wichtigsten Benutzereinstellungen<br />

direkt auf dem Bildschirm<br />

angezeigt werden können.<br />

Homogene Ausleuchtung<br />

Eine homogene Ausleuchtung der<br />

Objekte wird durch ein integriertes<br />

8-Punkt LED-Ringlicht, das optionale<br />

Durchlicht oder ein flexibles<br />

Schwanenhals-Stablicht gewährleistet<br />

und lässt somit auch kleinste<br />

Fehler oder Manipulationen am Bildschirm<br />

erkennen. Der Einsatz von<br />

unterschiedlichsten Stativ-Varianten,<br />

vom einfachen Tischstativ bis<br />

zum weit ausragenden Gelenkarmständer<br />

komplettieren das System<br />

für die individuellen Anwendungsbereiche.<br />

Vision Engineering präsentiert<br />

sein neues digitales Full-HD Mikroskop<br />

VE Cam für die unkomplizierte<br />

und schnelle Inspektion einer Vielzahl<br />

von Anwendungen. Die Qualitätskontrolle<br />

der zu betrachtenden<br />

Teile und Proben wird vereinfacht<br />

und tägliche Routineaufgaben<br />

beschleunigt.<br />

mierbare Voreinstellungen, 6 Hotkeys<br />

für sofortigen One-Touch-Zugriff auf<br />

die am häufigsten verwendeten Einstellungs-Parameter<br />

und eine konfi-<br />

Einsatzbereiche<br />

Der Touch-Screen kann oben auf<br />

das Digitalmikroskop montiert<br />

werden. Dadurch verringert sich die<br />

Standfläche<br />

Geeignete Anwendungen befinden<br />

sich in den Bereichen: Elektronik,<br />

Maschinenbau, Präzisionsmechanik,<br />

Kunststoffe, additive Fertigung<br />

und Keramik. Insbesondere<br />

in der fertigungsnahen Umgebung,<br />

Qualitätskontrolle, Wareneingangsund<br />

Ausgangsprüfung, etc.<br />

Joachim Glaab, General Manager<br />

Vision Engineering Central Europe,<br />

kommentiert: „Die Einführung von<br />

VE Cam erweitert unser Produktsortiment<br />

um ein kompaktes, einfach<br />

zu bedienendes und preisgünstiges<br />

Digitalmikroskop, das<br />

sich auf die Bereitstellung von effizienten<br />

und genauen Inspektionsmöglichkeiten<br />

konzentriert, kombiniert<br />

mit einer Mischung aus integrierter<br />

intuitiven Menüsteuerung,<br />

hervorragender Bildqualität und einfachen<br />

Handhabung.“◄<br />

Zwei Varianten<br />

VE Cam ist in zwei Varianten mit<br />

unterschiedlichen Sichtfeldern (FOV)<br />

erhältlich. VE Cam 50 (50 mm FOV)<br />

und VE Cam 80 (80 mm FOV) bieten<br />

die Leistung, Geschwindigkeit<br />

und Effizienz der digitalen Bildgebung<br />

in einem kompakten und preisgünstigen<br />

System.<br />

Zu den erweiterten Funktionen<br />

gehören 10 vom Benutzer program-<br />

Vision Engineering Ltd.<br />

www.visioneng.de<br />

Das neue digitale Full-HD Mikroskop VE Cam eignet sich insbesondere für die schnelle und unkomplizierte Inspektion<br />

und Nacharbeit am Bildschirm in einem weiten Bereich an Industrie- und Laborapplikationen<br />

6 Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022


Qualitätssicherung<br />

Testsysteme für Laserdioden<br />

Instrument Systems entwickelt flexible Lichtmesstechnik-Lösungen zur<br />

optischen Charakterisierung und Inspektion von Laserdioden in Labor<br />

und Produktion.<br />

You CAN get it...<br />

Hardware und Software<br />

für CAN-Bus-Anwendungen…<br />

MU-Thermocouple1 CAN FD<br />

Konfigurierbare Messeinheit mit<br />

Anschlüssen für 8 Thermoelemente.<br />

Erhältlich für verschiedene Messbereiche.<br />

CAN-FD-Interface zur<br />

Übertragung der Messdaten.<br />

Instrument Systems präsentiert auf der LASER<br />

WoP 2022 sein umfangreiches Testportfolio für<br />

IR-Emitter und VCSEL. Neue Produktentwicklungen<br />

im Bereich der Spektralradiometer der<br />

CAS-Serie und der VTC Near-/Far-Field-Kameras<br />

bedienen den immens gewachsenen Markt<br />

der Laserdioden-Produktion für den kurzwelligen<br />

Infrarot-Bereich von 900 bis 1700 nm. Mit<br />

dem passenden LIV-Test-Equipment - zusätzlich<br />

bestehend aus Ulbricht-Kugeln, Photodioden,<br />

Source-Measure-Units (SMUs) und Temperaturreglern<br />

- können Laserdioden vollumfänglich<br />

optisch charakterisiert werden. Die Software-Applikation<br />

SpecWin Pro unterstützt bei<br />

der Charakterisierung von Laserdioden durch<br />

die Integration und präzise Synchronisierung<br />

aller Messgeräte sowie die numerische und grafische<br />

Analyse der Daten.<br />

Der LIV-Test<br />

ist eine schnelle und einfache Methode, um die<br />

wesentlichen Performance-Parameter von Laserdioden<br />

zu ermitteln. Er kombiniert zwei Messkurven<br />

in einer Grafik. Die L/I-Kurve zeigt die<br />

Abhängigkeit der optischen Lichtintensität des<br />

Lasers vom Betriebsstrom und dient zur Bestimmung<br />

von Betriebspunkt und Schwellenstrom.<br />

Die V/I-Kurve zeigt die am Laser anliegende<br />

Spannung in Abhängigkeit vom Betriebsstrom.<br />

Berechnet man hieraus die Ableitungsfunktionen,<br />

sind Anomalien (Kinks) der Laserdioden<br />

noch eindeutiger zu erkennen.<br />

LIV-Testsysteme<br />

bestehen in der Regel aus Photodiode, Ulbricht-<br />

Kugeln und Source-Measure-Units (SMUs).<br />

In Kombination mit einem Spektralradiometer<br />

können zusätzlich spektrale Eigenschaften der<br />

Laserdioden wie Peak-Wellenlänge und Halbwertsbreite<br />

(FWHM) bestimmt werden. Diese<br />

Größen zeigen häufig eine Abhängigkeit vom<br />

Betriebsstrom. Das kann für ein VCSEL mit<br />

zunehmendem Betriebsstrom eine Verschiebung<br />

der Peak-Wellenlänge zu höheren Wellenlängen<br />

hin bedeuten (siehe Bild). Je nach Lasertyp und<br />

Anforderung ist weitere Messtechnik erforderlich.<br />

Mit steigender Temperatur nimmt die Effizienz<br />

von Laserdioden oft signifikant ab. Deshalb<br />

ist für Applikationen zum Beispiel im Automotive-Bereich<br />

eine temperaturabhängige Analyse<br />

relevant. Die SpecWin Pro unterstützt hierzu<br />

die Anbindung einer externen Temperatur-Einheit<br />

für Tests von 15 bis 150 °C.<br />

Gepulster Betriebsmodus<br />

Für einige Anwendungen ist auch ein gepulster<br />

Betriebsmodus der VCSEL-Arrays erforderlich.<br />

Große Unterschiede zwischen der kontinuierlichen<br />

und der gepulsten L/I-Kurve deuten auf<br />

eine schlechte Die-Befestigung oder einen Leckstrom<br />

hin und somit auf eine mindere Laserqualität.<br />

Für Messungen im Nanosekundenbereich<br />

eignet sich der Pulsed-VCSEL-Tester (PVT).<br />

Die Kamerasysteme der VTC-Serie ermög lichen<br />

eine umfassende Charakterisierung des Strahlprofils<br />

im Nah- und Fernfeld sowie der Polarisationseigenschaften.<br />

Mit dem LEDGON steht<br />

ein Benchtop-Goniometer zur Verfügung, um<br />

die Abstrahlcharakteristik von Laserdioden winkelaufgelöst<br />

zu bestimmen.<br />

LASER WoP, Stand A6.221<br />

• Instrument Systems Optische Messtechnik<br />

GmbH<br />

www.instrumentsystems.com<br />

Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022 7<br />

Irrtümer und technische Änderungen vorbehalten.<br />

PCAN-MicroMod FD DR<br />

CANopen Digital 1<br />

Digital-I/O-Modul mit CANopenund<br />

CANopen-FD-Anbindung für<br />

industrielle Anwendungen 8 SPSkonforme<br />

Eingänge 8 Ausgänge<br />

mit High-Side-Schaltern<br />

PCAN-MicroMod FD<br />

Einsteckmodul mit I/O-Funktionalität<br />

und CAN-FD-Interface. Erhältlich<br />

mit Evaluation-Board für die<br />

Entwicklung eigener Anwendungen.<br />

www.peak-system.com<br />

Otto-Röhm-Str. 69<br />

64293 Darmstadt / Germany<br />

Tel.: +49 6151 8173-20<br />

Fax: +49 6151 8173-29 7<br />

info@peak-system.com


Messen/Steuern/Regeln<br />

PC-Karten für Echtzeit- und eventgesteuerte<br />

Systeme<br />

Bild 1: Typische, moderne PC-Einsteckkarte (ME-531x mit 128 Digital-I/O Kanälen oder bis 15 Zählern und Digital-I/O sowie ME-5820 mit opto-isolierten<br />

Digital-I/O-Kanälen)<br />

Autor:<br />

Ernst Bratz, Marketingleiter<br />

Meilhaus Electronic GmbH<br />

www.meilhaus.de<br />

https://meilhaus.org<br />

Für viele junge Menschen, denen<br />

das Smartphone oder Tablet bereits<br />

quasi in die Wiege gelegt wurde, sind<br />

Laptop oder gar Desktop-PC heute<br />

schon Exoten. Wer jedoch im Berufsleben<br />

große Mengen Bild-, Ton-,<br />

Text- oder numerische Daten verarbeiten<br />

muss, merkt schnell, was ein<br />

großer Bildschirm und eine „echte“<br />

Tastatur wert sein können. In der<br />

technischen Anwendung beim Entwickeln,<br />

Messen, Steuern, Regeln,<br />

Automatisieren und Testen kommen<br />

noch weitere Aspekte hinzu:<br />

Der PC muss mit verschiedenen<br />

Einheiten wie zum Beispiel unterschiedlichen<br />

Instrumenten, Steuerungen,<br />

Sensoren und Aktoren kommunizieren<br />

können. Er benötigt also<br />

je nach Anwendung verschiedene, in<br />

der Industrie übliche Schnittstellen<br />

und I/O-Kanäle, und soll sich optimalerweise<br />

nach Bedarf erweitern<br />

lassen. In der industriellen Anwendung<br />

muss ein PC zudem robust,<br />

kompakt, sicher und zuverlässig<br />

sein und die Investition muss auch<br />

langfristig gesichert sein.<br />

Ist die PC-Einsteckkarte<br />

out?<br />

Unter einem vergleichbaren<br />

Blickwinkel sind PC-Einsteckkarten<br />

zum Messen und Steuern zu<br />

sehen. Als in den 70-er und vor<br />

allem 80-er Jahren der PC und<br />

damit ebenso die PC-Einsteckkarte<br />

ihren Sieges zug auch in der<br />

Messtechnik antraten, vermuteten<br />

viele damit das Ende der klassischen<br />

Messinstrumente. Mit dem<br />

Aufkommen der ersten USB- und<br />

Ethernet-Messboxen wiederholte<br />

sich diese Vorhersage für die PC-<br />

Messkarte, die man nun für obsolet<br />

erklärte. Doch nichts von alledem<br />

ist eingetreten. Ingenieure, Techniker<br />

und Systemintegratoren suchen<br />

sich immer die am besten für ihre<br />

Anwendung geeignete Technologie<br />

- unabhängig von Trends und<br />

Vorhersagen. Natürlich ist die PC-<br />

Messkarte heute kein Massenartikel.<br />

Doch selbst wenn der eine<br />

oder andere sie inzwischen als<br />

reines Nischenprodukt betrachten<br />

mag, kann sie in vielen Fällen<br />

der Weg zu robusten und langlebigen<br />

Industrie-Systemen sein.<br />

Insbesondere dann, wenn es um<br />

Systeme mit vielen Kanälen auf<br />

engem Raum und Systeme mit<br />

geringem Overhead durch Schnittstellen<br />

geht. Was genau sind nun<br />

die Vorteile der PC-Einsteckkarte<br />

für diese Anwendungsbereiche?<br />

Prinzipieller Aufbau<br />

Wie bei allen I/O-Systemen lassen<br />

sich die Kanäle von PC-Karten<br />

in vier Grundtypen einteilen:<br />

• Analoge Eingänge zum Erfassen<br />

von Spannungen, zum Beispiel<br />

Signale von Sensoren.<br />

• Analoge Ausgänge zum Ausgeben<br />

eines Spannungsverlaufs,<br />

Steuern von Aktoren.<br />

• Digitale/Logik-Eingänge zum Erfassen<br />

digitaler Zustände oder ganzer<br />

Bitmuster sowie Zähler.<br />

• Digitale/Logik-Ausgänge zum<br />

Schalten, Ausgeben digitaler<br />

Zustände oder ganzer Bitmuster.<br />

Zentrales Bauelement der analogen<br />

Kanäle ist ein A/D- bzw.<br />

D/A-Wandler. Multiplexer sorgen<br />

dafür, dass bei einem moderaten<br />

Bauteilaufwand (und damit Preis)<br />

ausreichend viele Kanäle zur Verfügung<br />

stehen. Digitale Kanäle<br />

können direkt mit TTL-Pegel auf<br />

die entsprechenden Bauelemente<br />

(„PIO“ - parallel I/O) geführt oder<br />

aber mit Optokopplern galvanisch<br />

getrennt sein. Der Name „PC-Einsteckkarte“<br />

sagt es bereits: Es handelt<br />

sich vom Formfaktor und der<br />

8 Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022


Messen/Steuern/Regeln<br />

Bild 2: Mehrere Messkarten in einem Industrie-PC für Systeme mit vielen<br />

Kanälen, zum Beispiel 256 Digital-I/O-Kanäle<br />

Bauform um Platinen, die direkt in<br />

den PC eingebaut und dort in die<br />

vorhandenen Bus-Slots (aktuell<br />

meist PCI-Express) gesteckt werden.<br />

Dafür verfügen die Karten über<br />

eine Logik, die eine programmgesteuerte<br />

Kommunikation und Steuerung<br />

zwischen PC-Karte und PC<br />

erlaubt. Soweit der prinzipielle Aufbau<br />

einer Messkarte, der natürlich<br />

im Detail ungleich komplexer ist.<br />

Vorteile der PC-Karte<br />

Geht man davon aus, dass spezielle<br />

Industrie-PCs mehrere Slots<br />

bieten und auf einer einzelnen<br />

Messkarte durchaus zum Beispiel<br />

128 Digital-I/O-Kanäle oder 32-Analog-Eingänge<br />

- kombiniert mit Analog-Ausgängen<br />

und Digital-Kanälen<br />

- realisiert werden können, wird klar,<br />

warum PC-Karten eine gute Lösung<br />

für Multikanal-Systeme darstellen.<br />

Und werden später einmal noch mehr<br />

Kanäle benötigt, können zusätzlich<br />

weitere PC-Karten eingebaut werden,<br />

soweit die PC-Hardware mit<br />

ihren Slots dies eben erlaubt. Durch<br />

die Standardisierung der PC-Busse<br />

ist gewährleistet, dass weitere Systeme<br />

analog aufgebaut werden können,<br />

selbst wenn nicht genau die<br />

gleiche PC-Rechnerhardware zur<br />

Verfügung steht. Sollte einmal ein<br />

Defekt auftreten, so können durch<br />

die Modularität PC-Karten einfach<br />

ausgetauscht und Ausfallzeiten minimiert<br />

werden. Sofern der Lieferant<br />

eine Langezeitlieferbarkeit anbietet<br />

oder man sich selbst Ersatz auf<br />

Lager legt, gilt dies auch für sehr<br />

lange Betriebsdauern über viele<br />

Jahre hinweg. Somit bietet dieser<br />

Lösungsansatz ein hohes Maß an<br />

Betriebs- und Zukunftssicherheit.<br />

Interessant für Echtzeit-<br />

Anwendungen<br />

Die Einsteckkarte direkt im PC vermeidet<br />

den Overhead durch Schnittstellen<br />

und deren Protokolle und Priorisierungen<br />

(wie zum Beispiel bei<br />

USB). Durch Interrupt-Steuerung/<br />

Hardware-Interrupts können PC-<br />

Karten zudem unmittelbar auf Ereignisse<br />

reagieren. Hardware-Interrupts<br />

sind asynchrone Unterbrechungen<br />

des laufenden Prozesses bzw. Programmablaufs,<br />

die durch Hardware-<br />

Bausteine oder Peripherie-Geräte<br />

ausgelöst werden. Dadurch sind<br />

sie interessant für Echtzeit-Anwendungen<br />

und eventgesteuerte Systeme.<br />

Dies ist ein Standard-Szenario<br />

in vielen automatisierten Prozessen,<br />

bei denen zum Beispiel auf<br />

ein Ereignis („Fehlerhaftes Produkt<br />

erkannt“) eine Reaktion („Aussortieren“)<br />

erfolgen muss. Ein Sensor,<br />

Lichtschranke, Bilderkennung oder<br />

ähnliche Einrichtung erkennt das fehlerhafte<br />

Produkt und löst eine Unterbrechung<br />

aus. Die Interrupt-Routine<br />

sorgt zum Beispiel für das Aussortieren<br />

durch einen Luftstoß, Hebel<br />

oder vergleichbaren Schaltvorgang.<br />

Viele Aspekte einer solchen Steuerung<br />

sind mit einfachen Digital-<br />

Kanälen ausführbar. Die Interruptsteuerung<br />

jedoch sorgt dafür, dass<br />

dies alles an beliebiger Stelle in der<br />

laufenden Programmausführung,<br />

also asynchron, und mit höchster<br />

Priorität ausgeführt werden kann.<br />

Nahezu unbegrenzte<br />

Möglichkeiten<br />

Für den Systementwickler und<br />

Programmierer bedeutet dies zwar<br />

sehr hardwarenahes Arbeiten mit<br />

den dazu erforderlichen Kenntnissen.<br />

Dafür hat er jedoch nahezu<br />

unbegrenzte Möglichkeiten und<br />

programmtechnischen Einfluss auf<br />

kleinste Details. Während bei vielen<br />

aktuellen messtechnischen Produkten<br />

das vom Smartphone her<br />

bekannte Prinzip der abgeschlossenen<br />

„App“ zur Anwendung kommt,<br />

gehört bei der PC-Einsteckkarte<br />

die Möglichkeit der Programmierung<br />

zum guten Ton. Ein fertiges<br />

Programm um „schnell ein Paar<br />

Messdaten zu erfassen“ zählt bei<br />

der PC-Karte eher zu den „Zugaben“.<br />

Hier benötigen Entwickler vielmehr<br />

Möglichkeiten, die I/O-Kanäle<br />

bis ins Detail in eigene Software-<br />

Systeme einzubinden. Ein SDK<br />

(Software Development Kit) mit<br />

Unterstützung für gängige Entwicklungsumgebungen<br />

bzw. Programmierhochsprachen<br />

ist essenziell.<br />

Umfangreiche Beispiele erleichtern<br />

zusätzlich die Programmierung. PC-<br />

Karten sind klassische Embedded-<br />

Produkte: Sie werden in Systeme<br />

eindesignt, die oft sehr individuell<br />

mit eigenen, selbst entwickelten<br />

Benutzeroberflächen und Bedienelementen<br />

arbeiten. Für Systemintegratoren<br />

sind daher bei der Auswahl<br />

einer Lösung einige Aspekte<br />

fast ebenso wichtig, wie die reine<br />

Produkt-Qualität. Wie erwähnt<br />

gehört dazu eine gute Software-<br />

Unterstützung, eine Langzeitlieferbarkeit,<br />

qualifizierter, zuverlässiger<br />

Support vor und nach dem<br />

Kauf sowie bei Bedarf eine schnelle<br />

und kulante Reparatur-Abwicklung<br />

oder Austausch, um Ausfallzeiten<br />

zu minimieren. Ideal ist hier natürlich<br />

die Möglichkeit, PC-Karten vor<br />

dem Design-in im eigenen System<br />

auszuprobieren zu können. ◄<br />

Bild 3: Prinzipieller, vereinfachter Ablauf einer Interrupt-/Eventsteuerung mit einer Mess-/Steuerkarte<br />

Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022<br />

9


Aktuelles<br />

Innovative Lösungen für intelligente<br />

Anwendungen im IIoT und im IoE<br />

Im Rahmen von Rutronik System Solutions werden eigene Proof-of-Concepts auf der Sensor+Test vorgestellt<br />

SENSOR+TEST, Halle 1, Stand 320<br />

Rutronik Elektronische<br />

Bauelemente GmbH<br />

www.rutronik.com<br />

Im Fokus des Messeauftritts<br />

der Rutronik Elektronische<br />

Bauelemente GmbH auf der<br />

Sensor+Test 2022 (10. bis 12.<br />

Mai 2022) stehen innovative<br />

Lösungen für intelligente Anwendungen<br />

im Bereich Industrial<br />

Internet of Things (IIoT) und<br />

Internet of Everything (IoE).<br />

Vielfältiges<br />

Produktportfolio<br />

Die Sensor+Test ist in diesem<br />

Jahr als Präsenzveranstaltung<br />

zurück und somit auch Rutronik.<br />

In der Halle 1 am Standplatz<br />

320 präsentiert der weltweit<br />

agierende Distributor ein<br />

vielfältiges Produktportfolio aus<br />

den Bereichen Sensorik, Messund<br />

Prüftechnik. Zu den Aussteller<br />

zählen Melexis, TDK Micronas,<br />

Diodes Inc, Kemet, RECOM,<br />

Bosch SE und Infineon. Mit ams<br />

OSRAM ist zudem ein Anbieter<br />

von Sensoriklösungen vertreten,<br />

dessen Franchisevereinbarung<br />

vor Kurzem auf die EMEA-Region<br />

erweitert wurde. „Unser facettenreiches<br />

Sensor- und Wireless-Portfolio<br />

ermöglicht die Entwicklung<br />

hochmoderner Applikationen<br />

in den Bereichen IIoT und<br />

IoE. Das ist einer der Zukunftsmärkte<br />

und eröffnet Unternehmen<br />

durch die intelligente Vernetzung<br />

eine Steigerung der Effizienz<br />

und damit große Wachstumschancen.<br />

Mit den innovativen<br />

Bauteilen unserer Hersteller<br />

verbunden mit unserer Expertise<br />

können wir bedürfnisorientierte<br />

Lösungen kreieren. Davon<br />

können sich die Messebesucher<br />

an unserem Stand überzeugen“,<br />

erläutert Markus Balke, Senior<br />

Manager Product Marketing Sensor<br />

Power Analog bei Rutronik.<br />

Proof-of-Concepts von<br />

Rutronik System Solutions<br />

für eine schnellere<br />

Marktreife<br />

Unter Rutronik System Solutions<br />

sind die Entwicklungs- und<br />

Forschungskapazitäten des Distributors<br />

gebündelt. Mithilfe neuester<br />

Bauteile und eigens entwickelten<br />

Boards werden Lösungen<br />

für komplexe Herausforderungen<br />

geschaffen. So stellt Rutronik<br />

System Solutions die Boards<br />

RDK2, RAB1 – Sensorfusion<br />

sowie RAB2 – CO2 auf der Messe<br />

vor. „Mit unseren Proof-of-Concepts<br />

präsentieren wir den Fachbesuchern<br />

einzigartige Lösungen,<br />

mit denen wir die Time-to-Market<br />

in dynamischen Industrieumgebungen<br />

entscheidend verkürzen<br />

können. Damit gewinnen Kunden<br />

die notwendige Entscheidungsfreiheit<br />

in der Forschungsund<br />

Vorentwicklungsphase und<br />

einen Zeitvorteil gegenüber Wettbewerbern“,<br />

so Stephan Menze,<br />

Head of Global Innovation<br />

Management.<br />

Weitere Highlights auf der<br />

Sensor+Test:<br />

• Der erst zur Sensor+Test veröffentlichte<br />

Drucksensor BMP581<br />

sowie der 4 in 1 Umweltsensor<br />

BME688 von Bosch Sensortec<br />

• Zweidrahtschalter für Sicherheitsgurt-Anwendungen<br />

von Diodes Inc<br />

• Vibrationssensor für Predictive<br />

Maintenance Anwendungen von<br />

Kemet<br />

• 14 Kanal Multi Spektralsensor von<br />

ams Osram<br />

• Der gemessen an Größe und Genauigkeit<br />

beste CO2 Sensor im<br />

Markt von Infineon<br />

• Low power Cellular IoT & Bluetooth-LE<br />

Lösungen von Nordic<br />

Semi, InsightSIP, Panasonic<br />

und Murata<br />

• Automotive und Elektromobilitäts-Lösungen<br />

von TDK Micronas<br />

• 1200 W Stromversorgung in einem<br />

19“ Rack von Recom<br />

• Smart Home und Security<br />

Lösungen von Melexis und En-<br />

Ocean<br />

• PoE Sensor Net & Wireless<br />

Lösungen von Telit und Kontron ◄<br />

10 Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022


Datenlogger<br />

Datenlogger helfen bei der Optimierung des<br />

Energieverbrauchs<br />

BMC Solutions GmbH<br />

info@bmc.de<br />

www.bmc.de<br />

Die preisgekrönte HOBO by Onset<br />

UX90-Serie ist die nach eigenen<br />

Angaben kostengünstigste und<br />

umfassendste Familie von „Timeof-Use“-Datenloggern<br />

der Branche.<br />

Die Serie umfasst Datenlogger<br />

zur Messung von Motor-Ein/Aus-<br />

Status, elektronischen Impulsen,<br />

Zustandsänderungen und Belegungs-<br />

und Lichtnutzungs mustern<br />

und ist ideal geeignet für die Überwachung<br />

von Energieverbräuchen<br />

in Gebäuden, die Rückverfolgung<br />

von Nutzung und Laufzeiten und<br />

die Realisierung von Einsparpotenzialen.<br />

Patentierte<br />

Technologie<br />

Die HOBO UX90<br />

Datenlogger nutzen eine<br />

patentierte Technologie,<br />

um Energieaudits zu optimieren<br />

und den Einsatz<br />

vor Ort schnell und zuverlässig<br />

zu gestalten. Die<br />

kompakten Logger verfügen<br />

über eine eingebaute<br />

LCD-Anzeige<br />

zur Überprüfung des<br />

Betriebszustands, der<br />

Batterieladung und der<br />

Speicherauslastung. Es<br />

gibt jeweils zwei Modelle:<br />

Die Standardversion verfügt<br />

über 128 KB Speicher für maximal<br />

84.650 Messungen, das Modell<br />

mit erweitertem Speicher von 512 KB<br />

reicht für bis zu 346.795 Messungen.<br />

Einfache Kalibrierung<br />

Mit der LCD-Anzeige kann der<br />

Logger einfach kalibriert werden<br />

oder die Kalibrierung komfortabel<br />

mit der Software HOBOware in einer<br />

Vielzahl von Anwendungen auf voreingestellte<br />

Empfindlichkeitsschwellen<br />

eingestellt werden. Die begleitende<br />

HOBOware-Software hilft die<br />

Einsatzzeiten zu optimieren, zeitsparende<br />

Funktionen ermöglichen<br />

es HOBO UX90-Benutzern, Hunderte<br />

von Loggern in kurzer Zeit<br />

zu konfigurieren und auszulesen.<br />

Darüber hinaus verfügt die Software<br />

über ein Bulk-Export-Tool,<br />

mit dem Benutzer Datendateien in<br />

ein Textformat zur Verwendung in<br />

Tabellenkalkulationen und anderen<br />

Programmen exportieren können.<br />

Wichtige Vorteile im<br />

Überblick:<br />

• Unterstützte Messwerte: Zustand,<br />

Impuls, Ereignis, Laufzeit, Licht an/<br />

aus, Motor an/aus, Belegung/Licht<br />

• LCD-Display zeigt Time On oder<br />

% On an und gibt sofortiges<br />

Feedback<br />

• automatische Kalibrierung und<br />

Signalstärkeanzeige gewährleisten<br />

einen ordnungsgemäßen<br />

Einsatz<br />

• 84k oder 346k Messkapazität<br />

ermöglichen längere Einsätze<br />

mit gleichzeitig weniger Besuchen<br />

vor Ort<br />

• Magnete, 3M Command-Streifen<br />

oder Befestigungslaschen<br />

für zuverlässige Montage<br />

• flexible Start- und Stoppoptionen<br />

• zeitsparenden Funktionen von<br />

HOBOware Pro ermöglichen eine<br />

einfache Einrichtung von Hunderten<br />

von Loggern ◄<br />

Datenlogger und NFC-Sensor-Lösung<br />

die für die Prozesssteuerung in<br />

industriellen Anwendungen, Condition<br />

Monitoring in Logistikprozessen<br />

und für den Einsatz im Labor<br />

konzipiert sind, bietet microsensys<br />

eine kontaktlose Datenerfassung<br />

an. Unter NFC versteht man eine<br />

Funktechnik, welche die Kommunikation<br />

zwischen einem Smartphone<br />

und den Produkten aus<br />

der TELID-Reihe über eine kurze<br />

Distanz zueinander ermöglicht.<br />

NFC-Technologie<br />

erfasst werden können. Ansonsten,<br />

eignen sich die TELID Sensordatenlogger<br />

insbesondere für<br />

komplexe Überwachungen in der<br />

Qualitätssicherung und Instandhaltung<br />

oder während Transporten<br />

von Lebensmitteln, Pflanzen,<br />

Pharmaka oder Medizinprodukten.<br />

Temperatur-, feuchte-, druck- oder<br />

schockempfindliche Produkte können<br />

beispielsweise während eines<br />

weltweiten Transportes überwacht<br />

und rückverfolgt werden.<br />

SENSOR+TEST Halle 1, Stand 400<br />

Im Zeitalter des IoT kommt es<br />

auf einfache und standardisierte<br />

Kommunikationsschnittstellen an.<br />

Mit den NFC TELID-Sensoren,<br />

Vorteil der NFC-Technologie ist,<br />

dass über ein handelsübliches,<br />

NFC-fähiges Gerät Sensordaten<br />

• microsensys GmbH<br />

info@microsensys.de<br />

www.microsensys.de<br />

Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022<br />

11


Messtechnik<br />

Nächste Generation der kompakten<br />

Hyperspektral-Kameraserie<br />

xiSpec is back: XIMEA stellt ihre neue „next generation“ Hyperspektralkameraserie xiSpec2 vor<br />

Abstand der Spiegel und dem Einfallswinkel<br />

(Bild 1):<br />

Die Formel liefert jeweils für mehrere<br />

Wellenlängen Lösungen, den<br />

verschiedenen Harmonien. Beim<br />

Einsatz in Kameras ist es jedoch<br />

sinnvoll, die Wellenlängen, die den<br />

Sensor erreichen, eindeutig identifizieren<br />

zu können, um das Spektrum<br />

eindeutig abbilden zu können.<br />

Technische Verbesserungen<br />

der xiSpec2 Kameras<br />

In den xiSpec2 Kameras werden<br />

„next generation“ Sensoren und neu<br />

entwickelte Bandpass-Filter genutzt,<br />

Autorin:<br />

Christine Förster<br />

XIMEA GmbH<br />

www.ximea.com<br />

Bild 2: Spektrale Empfindlichkeitskurven der alten Sensorgeneration mit<br />

Overlaps und Gap<br />

Bild 1: Die Peak-Wellenlängen sind abhängig vom Abstand der Spiegel und<br />

dem Einfallswinkel<br />

Hyperspektralkameras erfassen,<br />

anders als gewöhnliche Kameras,<br />

die Lichtintensität bei verschiedenen<br />

Wellenlängen und ermöglichen<br />

damit Rückschlüsse auf die chemische<br />

Zusammensetzung absorbierender<br />

bzw. reflektierender Materialien.<br />

XIMEA hat über mehrere<br />

Jahre erfolgreich ihre sehr kompakte<br />

Hyperspektral-Kameraserie xiSpec<br />

produziert und vertrieben. In den<br />

Kameras werden die Hyperspektralsensoren<br />

von Imec, einem großen<br />

Belgischen Forschungs institut, eingesetzt.<br />

Imec und XIMEA haben<br />

ihre Kooperation inzwischen deutlich<br />

erweitert und intensiviert und<br />

stellen die Kameraserie xiSpec2<br />

als Nachfolger vor.<br />

Fabry-Perot-Interferenzfilter<br />

Die eingesetzte Sensortechnologie<br />

basiert darauf, dass Filter auf<br />

Wafer-Ebene auf die einzelnen Pixel<br />

des Sensors aufgebracht werden.<br />

Grundlage bildet ein Sensor mit<br />

2048*1088 Pixeln mit einer Größe<br />

von jeweils 5,5 µm. Die einzelnen<br />

Filter sind Fabry-Perot-Interferenzfilter,<br />

bei denen zwei parallele, halbdurchlässige<br />

Spiegel zu definierten<br />

Spektralpeaks führen, die jeweils die<br />

Sensorfläche erreichen. Die Peak-<br />

Wellenlängen sind abhängig vom<br />

die genau auf die neuen Sensoren<br />

abgestimmt sind und einen jeweils<br />

möglichst großen Wellenlängenbereich,<br />

diesen aber sicher ohne<br />

zweite Harmonien, unterstützen.<br />

Das Produktionsverfahren der<br />

neuen Sensoren konnte so weit verbessert<br />

werden, dass nun Overlaps<br />

und Gaps zwischen verschiedenen<br />

Bändern im unterstützten Wellenlängenbereich<br />

vermieden werden.<br />

Die folgenden Beispiele zeigen im<br />

Vergleich spektrale Empfindlichkeitskurven<br />

von alter (Bild 2) und<br />

neuer Sensorgeneration (Bild 3).<br />

Die Peaks sind nun weitestgehend<br />

äquidistant über den aktiven<br />

Wellen längenbereich verteilt. Außerdem<br />

konnte erreicht werden, dass<br />

die Position eines Bandes mit hoher<br />

Genauigkeit reproduziert werden<br />

kann (Abweichung ≤1 %). Einen<br />

12 Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022


Messtechnik<br />

Bild 3: Spektrale Empfindlichkeitskurven neuer Sensorgeneration ohne<br />

Overlaps und Gaps<br />

Eindruck von dieser Qualitätssteigerung<br />

zeigt das Diagramm in Bild 4.<br />

Die Harmoniefunktion zeigt die<br />

Abhängigkeit der Peak-Wellenlänge<br />

auch vom Lichteinfallswinkel.<br />

Für den Einsatz mit xiSpec2<br />

Kameras werden Objektive empfohlen,<br />

die einen Winkel unter 5°<br />

gewähr leisten. Ideal sind sensorseitig<br />

telezentrische Linsen.<br />

Einfluss der Innenseiten der<br />

Kameras<br />

Bei Analysen während der Entwicklung<br />

der xiSpec2 Kameras hat<br />

sich herausgestellt, dass die Innenseiten<br />

der Kameras einen erheblichen<br />

Einfluss auf die spektralen<br />

Ergebnisse haben. Wellenlängen<br />

im NIR wurden teilweise stark<br />

im Gehäuse gestreut und konnten<br />

damit die Messergebnisse stören.<br />

Daher wurden die Innenflächen der<br />

Kameragehäuse optimiert, um Streulicht<br />

zu verhindern. Diese Änderung<br />

führt zu einer signifikanten Verbesserung<br />

der spektralen Ergebnisse.<br />

Die optimierten Flächen im<br />

Kameragehäuse sind in Bild 5 in<br />

rot dargestellt.<br />

Integrierte Kalibrierung<br />

Während des Herstellungsprozesses<br />

werden die Sensoren, die<br />

Bandpassfilter und die gesamte<br />

Kamera (in Einheit mit den empfohlenen<br />

Objektiven) kalibriert. Das<br />

Ergebnis sind Kameras, die eingemessen<br />

als spektrales Messinstrument<br />

eingesetzt werden können.<br />

Jeder Kamera liegt ein Messprotokoll<br />

bei, das den Vergleich von Spektralkurven<br />

der Kamera mit einem<br />

hochauflösenden Punktspektrometer<br />

aufzeigt (Bild 6). Zur Messung<br />

werden genormte Farbmess- Karten<br />

genutzt. Die xiSpec2 Kameras<br />

sind folglich eine wesentliche Weiterentwicklung<br />

der Vorgängerserie.<br />

Kameramodelle<br />

Wie bereits in der Vorgänger-<br />

Kameraserie werden auch bei der<br />

xiSpec2 zwei verschiedene Sensortypen<br />

unterstützt.<br />

Snapshot-Mosaic Kameras:<br />

Bei den eingesetzten Sensoren<br />

wiederholt sich entweder ein 4x4<br />

oder 5x5 Pixel großes Muster mit<br />

jeweils verschiedenen Interferenzfiltern<br />

auf der Sensoroberfläche<br />

(Bild 7). Diese Kameras ermöglichen<br />

aus jedem Bild die Berechnung<br />

eines vollständigen Hyperspektral-Daten-Cubes.<br />

Damit liefern die<br />

Kameras für Echtzeitanwendungen<br />

Daten mit bis zu 25 Bändern.<br />

Linescan-Kameras:<br />

Die verschiedenen Wellenlängen<br />

sind über die Höhe des Sensors verteilt<br />

angeordnet (Bild 8). Sowohl die<br />

räumliche als auch die spektrale Auflösung<br />

sind größer, der Datencube<br />

muss in diesem Fall jedoch aus den<br />

Aufnahmen mehrere aufgenommenen<br />

Bilder, zwischen denen Kamera oder<br />

Objekt verschoben werden, zusammengerechnet<br />

werden. Die Harmonie-Funktion<br />

zeigt, dass der Abstand<br />

der verschiedenen Harmonien bei<br />

längeren Wellenlängen größer wird.<br />

Es ist daher verständlich, dass die<br />

unterstützten Wellenlängenbereiche<br />

der verschiedenen Snapshot-Mosaic-<br />

Sensoren bei höheren Wellenlängen<br />

Bild 4: Das Diagramm gibt einen Eindruck von der Qualitätssteigerung<br />

größer werden. Eine Übersicht über die<br />

xiSpec2 Kameramodelle zeigt Bild 9.<br />

Leichte und stromsparende<br />

Systeme für den mobilen<br />

Einsatz<br />

Die außergewöhnlich kleinen<br />

Abmessungen von nur 26,4 x 26,4<br />

x 30,2 mm, die geringe Masse von<br />

32 Gramm und eine ungewöhnlich<br />

niedrige Leistungsaufnahme von<br />

typischerweise nur 1,5 W zeichnen<br />

auch die neue Kameraserie<br />

xiSpec2 aus und prädestinieren<br />

diese Kameras für einen Einsatz<br />

u. a. in mobilen Applikationen wie<br />

z. B. an UAVs.<br />

Für den Einsatz in kompakten<br />

Integrationsprojektenwerden auch<br />

Modelle mit USB3-Flachbandanschluss<br />

oder PCIe (in einer späteren<br />

Phase) verfügbar sein. Die PCIe-<br />

Schnittstelle ermöglicht Bandbreiten<br />

von 10 Gbit/s bei geringem Stromverbrauch<br />

und erlaubt den Zugriff<br />

auf die maximal möglichen Frameraten<br />

der verbauten Sensoren (bis<br />

zu 340 fps). Beide Standardschnittstellen<br />

unterstützen ideal die Anbindung<br />

an Embedded Systeme wie<br />

Nvidias Jetson Architektur.<br />

Die eingesetzte Technik hat sich<br />

als sehr robust erwiesen. Die Interferenzfilter<br />

können ihre optischen<br />

Eigenschaften selbst bei Stößen<br />

und Vibrationen nicht ändern.<br />

Nachkalibrierungen wie beim Einsatz<br />

von Prismen oder Beugungsgittern<br />

entfallen.<br />

Software und Support<br />

Es muss eine Softwarelösung verwendet<br />

/ entwickelt werden, die in<br />

der Lage ist, die RAW-Daten von<br />

der Kamera zu erfassen und die<br />

Kalibrierungsdaten zu lesen und<br />

zu interpretieren. XIMEAs API/SDK<br />

zur Erfassung der RAW-Daten und<br />

Steuerung der Kamera ist kostenlos<br />

verfügbar. Als Ergebnis der intensivierten<br />

Zusammenarbeit zwischen<br />

Imec und XIMEA haben Käufer von<br />

xiSpec2 Snapshot-Mosaic-Kameras<br />

Zugriff auf Imecs HSI-Mosaic-<br />

Software:<br />

• HSI-Mosaic: GUI-basierte Erfassungssoftware<br />

Bild 5: Rot eingefärbt sieht man die speziell optimierten Flächen im<br />

Kameragehäuse<br />

Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022<br />

13


Messtechnik<br />

Bild 7: Diese Kameras ermöglichen<br />

die Berechnung eines vollständigen<br />

Hyperspektral-Daten- Cubes<br />

Bild 8: Die verschiedenen<br />

Wellenlängen sind über die Höhe<br />

des Sensors verteilt angeordnet<br />

Bild 6: Das Messprotokoll zeigt den Vergleich von Spektralkurven der<br />

Kamera mit einem hochauflösenden Punktspektrometer<br />

Bild 9: Übersicht über die xiSpec2 Kameramodelle<br />

• HSI Camera API: verbinden, konfigurieren<br />

und Rohdaten von einer<br />

Kamera erfassen<br />

• HSI Mosaic API: Konfiguration und<br />

Verwendung einer Verarbeitungspipeline<br />

für Imec Mosaikdaten<br />

Registrierte xiSpec2-Kamerakunden<br />

haben direkten Zugang zu<br />

Imecs First-Line-Support für Fragen<br />

zur hyperspektralen Bildgebung,<br />

zu Imecs Handbüchern und<br />

Beispieldaten. Imec bietet maßgeschneiderten<br />

technischen Support<br />

auf Expertenebene, um Kunden bei<br />

der richtigen technischen Entscheidung<br />

zu unterstützen und ihnen die<br />

Möglichkeit zu geben, sich auf ihre<br />

Anwendung zu konzentrieren.<br />

Fazit<br />

Der Anwender erhält ein eingemessenes<br />

spektrales Messinstrument.<br />

Die Spektralbänder liegen<br />

nahezu äquidistant. Die Kameras/<br />

Instrumente sind in ihren Eigenschaften<br />

reproduzierbar. Die mitgelieferte<br />

Software und der Zugriff<br />

auf Supportunterstützung sind deutlich<br />

erweitert worden. Die xiSpec2<br />

Kameras sind also in mehrfacher<br />

Hinsicht ein enormer Fortschritt<br />

und Gewinn für den Anwender. ◄<br />

Neues Entwicklungswerkzeug für die Mobilfunktechnik<br />

Polytec verschiebt Grenzen in der Laservibrometrie<br />

und beantwortet die zunehmend steigenden<br />

Anforderungen an die rückwirkungsfreie Messung<br />

mechanischer Schwingungen bei sehr hohen Frequenzen<br />

mit dem neuen MSA-600-S Micro System<br />

Analyzer. Das ab jetzt kommerziell verfügbare<br />

optische Schwingungsmesssystem verfügt über die<br />

nach eigenen Angaben derzeit größte Frequenzbandbreite<br />

am Markt und ist ein wichtiges Entwicklungswerkzeug<br />

für die Mobilfunkindustrie. Die<br />

bekannten Eigenschaften der MSA-Plattform, wie<br />

leichte Bedienbarkeit, Zuverlässigkeit und Präzision,<br />

stehen dem Mestechniker nun auch für Frequenzen<br />

bis 6 GHz zur Verfügung. Weitere Fortschritte<br />

in der Mobilkommunikation, z. B. im Rahmen<br />

des 5G-Standards und darüber hinaus, werden<br />

durch die Öffnung höherer Frequenzbänder und<br />

die Neuaufteilung der Bänder ermöglicht. Dies führt<br />

zu einem Bedarf an neuen Komponenten, die strengere<br />

Anforderungen an eine möglichst geringe Einfügungsdämpfung,<br />

eine größere Bandbreite und eine<br />

steilere Unterdrückung von Störungen außerhalb des<br />

Frequenzbandes erfüllen müssen. Gleich zeitig sollen<br />

sie einen kleineren Platzbedarf bei geringeren<br />

Kosten gewährleisten.<br />

Auch wenn viele Technologien für die Filterung<br />

erprobt wurden, liegt die Zukunft in der kontinuierlichen<br />

Innovation der aktuellen mikroakustischen<br />

SAW-, BAW- und FBAR-Filtertechnologien. Physikalisch<br />

werden hier die Propagationseigen schaften<br />

elastischer Wellen im piezoelektrischen Material<br />

der Bauelemente für die gewünschten Filtereigenschaften<br />

ausgenutzt.<br />

Ein wichtiger Entwicklungsschritt für die Bewertung<br />

neuartiger Designs ist dabei die Messung der<br />

mechanischen Schwingungen an der Bauteiloberfläche,<br />

die in diesem Frequenzbereich nur optisch<br />

und damit berührungslos erfolgen kann. Das neue<br />

MSA-600-S ist hierfür die ideale messtechnische<br />

Lösung.<br />

• Polytec<br />

www.polytec.com/de<br />

14 Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022


Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022<br />

15


Messtechnik<br />

Innovative Pyrometerarchitektur für<br />

Infrarot-Temperaturmessung<br />

Die modulare Impac Pyrometer Serie 600 von Advanced Energy bietet hochpräzise Temperaturmessung,<br />

anpassbares Design sowie einfache Installation und Wartung für vielfältige industrielle Anwendungen.<br />

Pyrometer Messsystem mit 4 Sensorköpfen (optional)<br />

Advanced Energy Industries<br />

GmbH<br />

www.advancedenergy.com/de<br />

Die digitalen Pyrometer IN 600<br />

sind für die berührungslose Temperaturmessung<br />

von nicht-metallischen<br />

oder beschichteten metallischen<br />

Oberflächen in industriellen<br />

Fertigungsanwendungen ausgelegt.<br />

Die Impac-Serie 600 verfügt<br />

über ein modulares Mehrkopf-<br />

Pyro meter-Design, ist in mehreren<br />

System architekturen erhältlich und<br />

bietet mit ihren Mehrkanal-Plug-and-<br />

Play-Funktionen ein hohes Maß an<br />

Anpassungsmöglichkeiten.<br />

Multisensor als<br />

kostengünstige Lösung<br />

Die Multisensor-Funktionalität<br />

stellt eine kostengünstige Lösung<br />

dar, die bis zu acht unterschiedliche<br />

Messpunkte ermöglicht, die<br />

an einer zentralen Konverterbox<br />

(oder Messumformer) angeschlossen<br />

sind. Diese Messpunkte unterstützen<br />

häufig die Leistungsregelung<br />

und Optimierung thermischer Prozesse<br />

in der Industrie. Das modulare<br />

Design der neuen Serie ermöglichen<br />

auch Feld-Upgrades, ohne<br />

dass das System zur Kalibrierung<br />

an den Hersteller zurückgeschickt<br />

Modulare Systemarchitektur für Temperaturmessungen an bis zu 8<br />

unterschiedlichen Messpunkten mit einem Pyrometer<br />

Zentrale Konverterbox mit unterschiedlichen Schnittstellen sowie Display<br />

für wichtige Parameter<br />

werden muss. Hiermit werden Ausfallzeiten<br />

und Gesamt-Betriebskosten<br />

signifikant reduziert.<br />

Acht unterschiedliche<br />

Messpunkte mit einem<br />

Pyrometer<br />

Die modulare Systemarchitektur<br />

für Temperaturmessungen kann bis<br />

zu acht unterschiedliche Messpunkten<br />

mit einem Pyrometer erfassen.<br />

Die konfigurierbare digitale Architektur<br />

der Serie 600 und die Fähigkeit,<br />

mit einer Vielzahl von Kundenprotokollen<br />

zu kommunizieren, erfüllen<br />

die Vorgaben von Industrie 4.0-in<br />

Bezug auf Echtzeit-Datenanalyse,<br />

Remote-Datenerfassung und Prozesssteuerung.<br />

Mit Einführung der Serie 600 ist es<br />

Advanced Energy erfolgreich gelungen,<br />

die Barriere zur Implementierung<br />

einer effizienten Temperaturüberwachung<br />

und Steuerung von<br />

Mehrpunkt-Messungen zu senken,<br />

indem Kunden eine innovative Pyrometerarchitektur<br />

bereitgestellt wird.<br />

Diese Lösung ist enorm flexibel, einfach<br />

zu installieren und zu warten und<br />

weist attraktive Betriebskosten auf.<br />

Höhere Betriebszeit der<br />

Geräte und Anlagen<br />

Letztendlich wurde die Serie 600<br />

mit dem Ziel entwickelt, durch vorausschauende<br />

Wartung eine verbesserte<br />

Prozessgleichmäßigkeit und<br />

Wiederholbarkeit, eine verbesserte<br />

Ausbeute und eine höhere<br />

Betriebszeit der Geräte und Anlagen<br />

zu erzielen. Die Multisensorkopf-Architektur<br />

ist äußerst benutzerfreundlich<br />

und bietet die Flexibilität,<br />

eine Vielzahl unterschiedlicher<br />

Anwendungen und industrieller Zielmärkte<br />

zu unterstützen, darunter<br />

die Automobilindustrie, die Kunststoff-<br />

sowie die Verpackungsindustrie<br />

und weitere mehr.<br />

Zentrale Konverterbox<br />

Die zentrale Konverterbox mit<br />

unterschiedlichen Schnittstellen ist<br />

mit einem Display für die Anzeige<br />

wichtiger Parameter ausgestattet.<br />

In Kürze wird die Serie signifikant<br />

erweitert, und zwar mit drei kurzwelligen<br />

Sensorköpfen (IS 600,<br />

IGA 600, IGA 600/23) für Mes sungen<br />

hoher und mittlerer Temperaturen<br />

im Bereich der Stahl- und Metallanwendungen<br />

sowie mit einer speziellen<br />

Version für Messungen von<br />

Glasoberflächen (IN 600/5).<br />

Systemerweiterungen<br />

Überdies gibt es Systemerweiterungen<br />

durch zusätzliche Anbindungs-<br />

und Kommunikationsmöglichkeiten<br />

wie z. B. Profinet-Interface<br />

für die Standard-Konverterbox, eine<br />

neue Single- Analog-Konverterbox<br />

und eine Multi-Analog-Konverterbox.<br />

Abgerundet wird das System<br />

zudem durch eine Version für eine<br />

einfache USB-Anbindung eines einzelnen<br />

Sensorkopfes.<br />

All diese zusätzlichen Optionen<br />

erweitern das Anwendungsspektrum<br />

der Serie 600 deutlich und<br />

bieten den Kunden viel mehr Flexibilität<br />

für Ihre vielfältigen Temperaturmessaufgaben.<br />

◄<br />

16 Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022


Messtechnik<br />

Schnelle, digitale Messmodule für Gleichspannung,<br />

Gleichstrom und Gleichleistung<br />

Die digitalen Messmodule ZED7<br />

werden an ALMEMO Datenlogger<br />

oder Messgeräte angeschlossen<br />

und arbeiten mit einem eigenen<br />

A/D-Wandler. Damit ist die Gesamtgenauigkeit<br />

der Messung unabhängig<br />

vom Messgerät. Dynamische Messsignale<br />

werden mit schneller Wandlungsrate<br />

gemessen. Die Messwerte<br />

werden im Gerät gespeichert und<br />

über die Software WINCONTROL<br />

am Rechner grafisch dargestellt.<br />

Maximal-, Minimal- und Mittelwerte<br />

können über das Gerät<br />

sowohl als auch über die Software<br />

berechnet werden. Der<br />

Mess eingang der Module ist überspannungssicher<br />

und galvanisch<br />

getrennt. Die digitalen Messmodule<br />

sind in drei Ausführungen<br />

erhältlich, für Gleichspannung,<br />

Gleichstrom und Gleichleistung.<br />

Die Einsatzmöglichkeiten sind vielseitig,<br />

zum Beispiel zur Überwachung<br />

von Lade- und Entladevorgängen<br />

bei der Entwicklung von<br />

Batterien für die E-Mobilität, zur<br />

Überwachung der Versorgungsspannung<br />

bei Ein- und Ausschaltvorgängen<br />

von Gleichspannungs-<br />

Motoren, zur Prüfung von Schaltern<br />

und Schutzschaltern oder zur<br />

Überwachung von Photovoltaik-<br />

Modulen und Anlagen.<br />

Die individuelle ALMEMO Messtechnik<br />

ermöglicht die problemlose<br />

sowie Geld sparende Möglichkeit<br />

bestehende Messsysteme beliebig<br />

zu erweitern. Bei einer Überwachung<br />

der elektrischen Kenngrößen<br />

Spannung, Strom und Leistung<br />

von Photovoltaik-Modulen<br />

oder Anlagen kann beispielsweise<br />

gleichzeitig die Dokumentation der<br />

Umgebungsparameter wie Temperatur,<br />

Globalstrahlung und anderen<br />

meteorologische Messgröße vorgenommen<br />

werden. Dabei muss<br />

kein zusätzliches Messgerät angeschafft<br />

werden.<br />

SENSOR+TEST, Halle 1, Stand 517<br />

• Ahlborn Mess- und<br />

Regelungstechnik GmbH<br />

www.ahlborn.com<br />

Eletta mit noch umfassenderem Produktprogramm<br />

Eletta Messtechnik, die deutsche<br />

Tochter des schwedischen<br />

Spezialisten für Durchfluss-Messtechnik,<br />

bietet Ihnen umfassende<br />

Lösungen rund um die Durchfluss-Messung<br />

bei Flüssigkeiten<br />

und Gasen.<br />

Die Produkte zeichnen sich<br />

durch extreme Robustheit und<br />

Lang lebigkeit aus.<br />

Hier unterscheidet Eletta in<br />

zwei Produktgruppen: einerseits<br />

sichern sogenannte Strömungswächter<br />

Flüssigkeitskreisläufe vor<br />

dem Trockenlauf, indem bei der<br />

Unterschreitung eines bestimmten<br />

Durchsatzes ein Alarm ausgelöst<br />

oder das System abgeschaltet<br />

wird, andererseits bietet<br />

Eletta maßgeschneiderte Durchfluss-Messsysteme<br />

an, die die<br />

Messergebnise an Steuerungen<br />

weitergeben und so ein präzises<br />

Handling ermöglichen.<br />

Wer eine Anlage unter schwierigen<br />

Umgebungsbedingungen<br />

wie Witterung, Staub etc., sowie<br />

bei Strahlenbelastung sicher und<br />

lange betreiben möchte, wählt mit<br />

Eletta das richtige Produkt.<br />

Eletta begeht im Jahre 2022 ein<br />

Doppel-Jubiläum: Während Eletta<br />

Flow AB 75 Jahre alt wird, feiert<br />

Eletta Messtechnik in Berlin das<br />

halbe Jahrzehnt.<br />

Diese Jubiläen nimmt Eletta<br />

zum Anlass, das Produktport folio<br />

zu erweitern:<br />

Während im Jahr 2020 die berührungslos<br />

messenden KATflow-<br />

Durchflussmesser auf Ultraschall-<br />

Basis hinzukamen, hat Eletta Messtechnik<br />

seit dem 1.1.2022 die Produkte<br />

der Schwesterfirma CERLIC<br />

Controls im Angebot.<br />

Mit diesen Produkten bietet<br />

Eletta Messtechnik nun ein Komplettangebot<br />

rund um die Abwasserbehandlung<br />

an, das weit über<br />

die Durchfluss-Messung bei sauberem<br />

und verschmutzem Wasser<br />

hinaus geht:<br />

• Schlammspiegelmessung tragbar<br />

und stationär<br />

• Messung von gelöstem Sauerstoff<br />

– tragbar und stationär<br />

• Messung der Schwebstoffkonzentration<br />

– tragbar und<br />

stationär<br />

Hier bietet Eletta nicht nur die<br />

sehr langlebigen Sensoren an,<br />

sondern die kompletten Systeme,<br />

inklusive der Auswerte-Einheiten,<br />

der Verbindung zur Steuerung und<br />

dem entsprechenden Zubehör zur<br />

Montage.<br />

Wie bei allen Produkten VON<br />

Eletta, steht auch bei diesen Analysegeräten<br />

die einfache Bedienbarkeit<br />

und die Langlebigkeit im<br />

Vordergrund, die nicht nur nachhaltig<br />

ist, sondern für den Nutzer<br />

Kostenvorteile und optimale Verfügbarkeit<br />

der Anlagen bedeutet.<br />

Eletta Messtechnik GmbH • Großbeerenstraße 169 • 12277 Berlin<br />

Tel.: 030 757 66 566 • Fax: 030 757 66 565 • info@eletta.de, www.eletta.de


Messtechnik<br />

Analog-Ausgangskarten für Strom und<br />

Spannungen für Mess- und Prüfanwendungen<br />

Links die ME-1600 als PCI und rechts als cPCI ausgeführt<br />

AMC - Analytik & Messtechnik<br />

GmbH Chemnitz<br />

info@amc-systeme.de<br />

www.amc-systeme.de<br />

Die vielseitige Analog-Ausgabe-<br />

Karte ME-1600: Mit dieser soliden<br />

Standard-D/A-Karte erhalten Kunden<br />

bis zu 16 Spannungsausgänge<br />

in 12 bit Auflösung. Beim Top Modell<br />

8U8I bzw. 16U8I können 8 der Ausgänge<br />

bei Bedarf auch für Stromausgabe<br />

für die gängigen Bereiche<br />

0…20 mA und 4…20 mA genutzt<br />

werden.<br />

Anzahl der D/A-Kanäle<br />

skalierbar<br />

Die Karten der ME-1600 Serie<br />

sind je nach Modell als PCI oder<br />

auch als cPCI mit 4-, 8- oder 16<br />

D/A-Kanälen ausgestattet. Dabei<br />

befinden sich jeweils 4 Kanäle in<br />

einem 12 bit D/A-Wandler-Baustein<br />

(DAC). Jeder Spannungsausgang<br />

kann voneinander unabhängig<br />

in den Ausgangsbereichen<br />

0...10 V oder ±10 V betrieben werden.<br />

Die Stromausgänge können in<br />

den Ausgangsbereichen 0...20 mA<br />

oder 4...20 mA betrieben werden<br />

und sind kurzschlußfest.<br />

Lieferumfang<br />

Im Lieferumfang jeder Karte ist ein<br />

passender Gegenstecker enthalten,<br />

so dass mit einfachen Mitteln selbst<br />

individuelle Anschlusskabel gelötet<br />

werden können (hat eine Karte z. B.<br />

eine 78-polige Sub-D-Buchse, so<br />

ist ein 78-poliger Sub-D-Stecker<br />

dabei). Natürlich ist für die meisten<br />

Standard-Fälle optional sofort einsetzbares,<br />

fertiges Zubehör erhältlich,<br />

wie z. B. Anschluss-Kabel und<br />

Anschlussblöcke Die Treiber-Software<br />

ME-iDS (inkl. Control-Center,<br />

SDK und ME-PowerLab3) sowie<br />

ausführliche Handbücher (deutsch<br />

und englisch) zur Messkarte und zur<br />

Software stehen als Download zur<br />

Verfügung. ◄<br />

Mobile All-in-one Soundkamera zur Schall-Visualisierung<br />

Die Soundkamera MIKADO ist die neueste<br />

Lösung zur Schall-Visualisierung der gfai tech<br />

GmbH. Sie eignet sich perfekt für die einfache<br />

und schnelle Fehlersuche bei Schall- und Vibrationsproblemen.<br />

Das kabellose Handgerät ermöglicht<br />

sehr flexible Messpositionen und -winkel<br />

und damit die schnelle und effiziente Identifizierung<br />

von Lärmquellen anhand akustischer<br />

Signale an nahezu jedem Ort.<br />

Die innovative Schallkamera bietet alle Komponenten<br />

für akustische Messungen, Datenerfassung<br />

und Datenanalyse in einem Gerät.<br />

Die akustischen Bilder werden hochauflösend<br />

und in Echtzeit auf dem großen Display des<br />

Microsoft Surface Tablet PC dargestellt oder<br />

dank der ultraschnellen USB-3-Schnittstelle auf<br />

einem beliebigen Endgerät. Die Analyse-Software<br />

NoiseImage Mobile ermöglicht die einfache<br />

und intuitive Aufnahme mit voreingestellten<br />

Layouts und eine tiefgehende Detailanalyse<br />

mit leistungsstarken Algorithmen und Filtern.<br />

Mit 96 MEMS-Mikrofonen und der innovativen<br />

Intel RealSense Kamera erzeugt die Soundkamera<br />

MIKADO jedoch nicht nur detaillierte<br />

akustische Bilder, sondern sie nimmt durch<br />

die einzigartige Dynabeam Technologie während<br />

der akustischen Messung gleichzeitig<br />

ein 3D-Modell auf. So können die hochauflösenden<br />

akustischen Messergebnisse inklusive<br />

der Direktionalität von Schallquellen noch<br />

realitätsnaher in 3D dargestellt werden.<br />

Die neue Soundkamera vereint die Erfahrung<br />

und den Erfindergeist des Entwicklerteams,<br />

das die erste kommerziell verfügbare<br />

Akustische Kamera erfand und das Potential<br />

digitaler MEMS Mikrofone in einem mobilen<br />

Handgerät.<br />

SENSOR+TEST, Halle 1, Stand 242<br />

• gfai tech GmbH<br />

info@gfaitech.de<br />

www.gfaitech.de<br />

18 Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022


Messtechnik<br />

Modellreihe kombiniert Feuchte- und<br />

Temperatursonden<br />

Driesen + Kern bietet ab sofort die<br />

HumiProbe-Serie an. Diese neue<br />

Modellreihe kombinierter Feuchteund<br />

Temperatursonden zeichnet sich<br />

durch hohe Flexibilität und Vielseitigkeit<br />

aus. So ver fügen alle Sonden<br />

ausnahmslos über eine integrierte<br />

RS485-Schnittstelle. Die<br />

kombinierten Feuchte- und Temperatursensoren<br />

im Sondenkopf<br />

können jederzeit anwenderseitig<br />

getauscht oder über das weit verbreitete<br />

ModBus-RTU-Protokoll kalibriert<br />

und justiert werden.<br />

Eine binäre Ausgabe aller Messwerte<br />

und abgeleiteter Größen<br />

ist über die RS485-Schnittstelle<br />

genauso möglich wie die Konfiguration<br />

und Skalierung der Analogausgänge.<br />

So lässt sich die Sonde<br />

langfristig nutzen und stets an neue<br />

Einsatzbedingungen und Gegebenheiten<br />

anpassen. Eine Auswahl verschiedener<br />

Bauformen ermöglicht<br />

den Einsatz einer HumiProbe-Sonde<br />

auch in sehr anspruchsvollen Umgebungen.<br />

Von der Miniatursonde mit<br />

nur 4 mm Durchmesser für schwer<br />

zugängliche Bereiche bis hin zur<br />

druckfesten Einschraubsonde für<br />

bis zu 30 bar Überdruck sind viele<br />

Anwendungen realisierbar.<br />

• Driesen + Kern GmbH<br />

info@driesen-kern.de<br />

www.driesen-kern.de/mpk<br />

Innovative Messtechnik für alle Anwendungen<br />

Die Firma AHLBORN entwickelt<br />

und fertigt hochwertige<br />

Datenlogger für Forschung<br />

und Entwicklung, Industrie,<br />

Umweltschutz, Bausanierung<br />

u.v.m.<br />

Eine Besonderheit ist das ALMEMO<br />

System. Ein einziger Datenlogger ist für<br />

die Messung fast aller physikalischer, elektrischer<br />

oder chemischer Größen geeignet,<br />

nur der Sensor muss getauscht werden.<br />

Dieser wird über einen intelligenten<br />

Stecker angeschlossen.<br />

Die ALMEMO Steckertechnologie ermöglicht<br />

eine komplexe Messdatenerfassung<br />

mit individuellem Messaufbau. Neu<br />

sind D7 Stecker für digitale Sensoren.<br />

Diese Sensoren können ohne Verlust der<br />

Kalibrierdaten getauscht werden, da die<br />

Kalibierung des digitalen Sensors ohne<br />

Messgerät erfolgt.<br />

Individuelle Parameter werden zusätzlich<br />

im Stecker gespeichert. In den Displays<br />

der Anzeigegeräte sind erweiterte Darstellungsbereiche<br />

möglich. Mit 10 Messgrößen<br />

per D7 Anschlussstecker werden einfache<br />

Datenlogger zu Multifunktionsmessgeräten,<br />

auch mit Sensoren anderer Hersteller.<br />

Für die Messgrößen relative Luftfeuchtigkeit,<br />

Temperatur, Strömungsgeschwindigkeit<br />

und für elektrische Größen ist AHLBORN<br />

DAkkS akkreditiertes Kalibrierlabor nach<br />

der Norm DIN EN ISO/IEC 17025:2018.<br />

Darüber hinaus wird ein weites Kalibrierspektrum<br />

für alle von der ALMEMO Messtechnik<br />

erfassbaren Messgrößen angeboten.<br />

Ahlborn Mess- und Regelungstechnik GmbH<br />

Eichenfeldstraße 1 • 83607 Holzkirchen • Tel.: 08024/30070<br />

Fax: 08024/300710 • amr@ahlborn.com • www.ahlborn.com<br />

Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022<br />

19


Messtechnik<br />

Eigenständiger Hochleistungs-<br />

Datenverarbeitungscontroller als Big Data Speicher<br />

Q.core Anwendungsbeispiel<br />

AMC - Analytik & Messtechnik<br />

GmbH Chemnitz<br />

info@amc-systeme.de<br />

www.amc-systeme.de<br />

Q.core ist die neue Produktinnovation<br />

von Gantner Instruments<br />

für eine hochleistungsfähige Streaming-Data-Architektur<br />

für Test- und<br />

Messanwendungen, Anlagenüberwachung<br />

und KI-Anwendungen. Die<br />

AMC GmbH Chemnitz bietet dieses<br />

System als Systemintegrator<br />

für Kundenlösungen im Bereich der<br />

Mess- und Prüftechnik an.<br />

Einsatzgebiete des Q.core<br />

Eine Streaming-Data-Architektur<br />

ist ein Rahmenwerk von Software-Komponenten,<br />

das für die<br />

Verarbeitung umfangreicher Daten<br />

aus mehreren Quellen entwickelt<br />

wurde. Während sich herkömmliche<br />

Datenerfassungslösungen<br />

auf die Verarbeitung von Daten in<br />

Stapeln konzentrieren, werden bei<br />

einer Streaming-Data-Architektur<br />

die Daten unmittelbar nach ihrer<br />

Erzeugung verarbeitet.<br />

Der Q.core ist ein hochleistungsfähiger<br />

Datenerfassungs-Controller<br />

mit sechs Ethernet-Ports für den<br />

Anschluss dezentraler Q.stations<br />

(Publisher), einem Uplink-Port für<br />

Daten-Clients (Subscriber), zwei<br />

USB-Ports, einem HDMI-Anschluss<br />

(optional) und 1 TB interner SDD -<br />

alles in einem 1 HE 19-Zoll-Rack.<br />

Die Stream-Verarbeitung mit einem<br />

Q.core bietet folgende Vorteile<br />

• Einfache Skalierbarkeit der<br />

Daten<br />

Q.core ist ein skalierbares Daten-<br />

Backend für die Zusammenführung<br />

von Multifrequenzdaten von „Tausenden“<br />

von Sensoren in einen synchronisierten<br />

Datenstrom, wodurch<br />

komplexe Datenentwicklungsprojekte<br />

überflüssig werden.<br />

• Analyse von Daten aus<br />

mehreren Quellen<br />

Die Erkennung von Mustern im<br />

Zeitverlauf, z. B. die Suche nach<br />

Trends, erfordert eine kontinuierliche<br />

Verarbeitung und Analyse von Daten.<br />

Der Q.core ermöglicht die Online-<br />

Auswertung von großen Mengen<br />

an Messdaten und Rechenkanälen,<br />

die von mehreren Q.stations gleichzeitig<br />

gestreamt werden.<br />

• Datenfernüberwachung<br />

Mit der Online-Dashboard-Funktionalität<br />

von Q.core muss der<br />

Anwender nicht in der Nähe seines<br />

Datenerfassungssystems sein, um<br />

die Messdaten zu überwachen. Mit<br />

dem integrierten Webserver kann er<br />

einfach auf den intergierten Dashboard<br />

zugreifen und es sogar mit<br />

einem Team von Ingenieuren oder<br />

Kunden teilen.<br />

• Flexibilität und<br />

Unterstützung für mehrere<br />

Anwendungsfälle<br />

Der Q.core ist eine kollaborative<br />

Lösung zur Verbesserung der<br />

Zugänglichkeit von Messdaten durch<br />

die Unterstützung mehrerer Dateiformate<br />

(UDBF, DAT, FAMOS, MAT-<br />

File und mehr) und die Interoperabilität<br />

mit Überwachungssy stemen<br />

über industrielle Ethernet-Protokolle<br />

(Modbus TCP/IP, OPC UA,<br />

DDS) oder benutzerdefinierte Protokoll-Plugins.<br />

• Eigenständige<br />

Datenerfassung<br />

Er unterstützt die integrierte<br />

Datenspeicherung auf seiner internen<br />

SSD oder auf einer optionalen<br />

externen USB-Festplatte, so dass<br />

der Anwender für kritische Datenerfassungsaufgaben<br />

nicht auf einen<br />

Windows-PC angewiesen ist. Falls<br />

gewünscht, kann der Q.core völlig<br />

getrennt vom Firmennetzwerk betrieben<br />

werden, wodurch Cybersecurity-Bedrohungen<br />

reduziert werden.<br />

• Einfache Integration in die<br />

GI.cloud mit Fernwartung ◄<br />

20 Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022


Echtzeit-Spektrumanalysator- und Signal-<br />

Analyzer-Geräteserie<br />

Messtechnik<br />

Der neue Real-time Spektrum- und Signal Analyzer TDEMI S setzt Maßstäbe bei Echtzeitspektralanalyse, Funkund<br />

EMV-Messungen bis in den THz-Bereich<br />

Die neu vorgestellte Echtzeit-Spektrumanalysator-<br />

und Signal-Analyzer-Geräteserie<br />

TDEMI S von Gauss<br />

Instruments setzt Maßstäbe in den<br />

Themen Echtzeitmessungen und<br />

Spektralanalyse, Funk- und EMV-<br />

Messungen. Die neue Geräteserie<br />

steht in unterschiedlichen Modellen<br />

mit den Frequenz bereichen 1, 6, 9,<br />

18, 26, 40, 44 oder 50 GHz zur Verfügung<br />

und bietet dem Anwender<br />

jeweils höchste Per formance als<br />

Spektrumanalysator. Zusätzlich ist<br />

der Einsatzbereich außerdem bis in<br />

den THz-Bereich erweiter bar mittels<br />

externen Mischern.<br />

Durch das kompakte Format der<br />

Geräte, einer 12V-Versorgung und<br />

dank höchster Energieeffizienz einer<br />

sehr geringen Leistungsaufnahme<br />

ist das TDEMI S für einen mobilen<br />

Einsatz oder den Outdoor-Einsatz<br />

geradezu prädestiniert. Bei Entwicklung<br />

und Design der TDEMI S<br />

Geräteserie wurden höchste Priorität<br />

auf Eigenschaften wie Spurious<br />

Performance, Messgeschwindigkeit<br />

und Energieverbrauch gesetzt. Die<br />

flexible Konfigurierbarkeit erlaubt es<br />

das Gerät auch als Echtzeitspektrumanalysator<br />

einzusetzen.<br />

HyperOverlapping-<br />

Technologie<br />

Die neuartige von Gauss Instruments<br />

vorgestellte HyperOverlapping-Technologie<br />

ermöglicht vollkommen<br />

neue Möglichkeiten und<br />

Performance bei der Erfassung und<br />

Analyse von Signalen. Oversampling-Faktoren<br />

im Bereich von 1000<br />

ermöglichen es, sowohl den Signalzu-Rausch-Abstand<br />

gegenüber aktuell<br />

am Markt verfügbaren High Performance<br />

Messgeräten nochmals<br />

deutlich weiter zu verbessern, als<br />

auch die Aktualisierungsrate des<br />

Echtzeitmodus gegenüber aktuell<br />

existierender Echtzeitmesstechniken<br />

signifikant zu beschleunigen<br />

und zu erhöhen.<br />

Deutlich höhere Auflösung<br />

bei Signalerfassung<br />

Die TDEMI S-Geräte können optional<br />

auch als CISPR/ANSI/MIL-konformer<br />

Messempfänger ausgestattet<br />

werden. Auch in dieser Betriebsart<br />

steht wiederum die neuartige<br />

HyperOverlapping-Technologie im<br />

FFT-Modus zur Verfügung, so dass<br />

Signale mit deutlich höherer Auflösung<br />

erfasst und dargestellt werden<br />

als bisher üblich. Sehr hochauflösende<br />

Analog-Digital-Wandler,<br />

welche eine patentierte Technologie<br />

verwenden um nichtlineare<br />

Effekte zu kompensieren, ermöglichen<br />

gleichzeitig höchste Dynamik<br />

und Messgenauigkeit. Zur vollständigen<br />

Automatisierung der Messanwendung<br />

unterstützt die Software<br />

EMl64k Automation Suite sämtliche<br />

Betriebsarten des neu vorgestellten<br />

TDEMI S. Damit kann das TDEMI S<br />

sowohl für EMV-Messungen im klassischen<br />

Modus als auch im Echtzeit-Spektrogrammmodus<br />

eingesetzt<br />

werden.<br />

Einfach Nachrüstbar<br />

Durch die jederzeit flexibel nachrüstbaren<br />

Optionen kann die Ausstattung<br />

des TDEMI S für eine Vielzahl<br />

von Applikationen konfiguriert<br />

und auch zu einem späteren Zeitpunkt<br />

aufgerüstet und somit für<br />

neue Anwendungszwecke erweitert<br />

oder für einen größeren Frequenzbereich<br />

eingesetzt werden.<br />

So kann das TDEMI S optimal und<br />

hocheffizient für Funkmessungen<br />

und EMV-Messungen sowohl im<br />

Full-Compliance als auch im Pre-<br />

Compliance Bereich eingesetzt werden.<br />

Aufgrund der exzellenten technologischen<br />

Eigenschaften bzgl.<br />

Spurious Unterdrückung, Dynamik,<br />

Rauschboden und der neuartigen<br />

HyperOverlapping Technologie<br />

ist das TDEMI S für Applikationen<br />

geeignet bei denen man mit<br />

heutigen Messgeräten bereits an<br />

die Grenzen des Machbaren stößt.<br />

Die Erweiterung mittels externen<br />

Mischern in den THz-Bereich ermöglicht<br />

den Einsatz des TDEMI S beispielsweise<br />

im Rahmen von Zulassungsmessungen<br />

für SG und bereits<br />

darüberhinaus.<br />

• GAUSS INSTRUMENTS<br />

info@tdemi.com<br />

www.gauss-instruments.com<br />

Mixed-Signal-Oszilloskope<br />

Die smarte Lösung für Service und Home-Office<br />

Logikanalysator + Protokollanalysator + DSO<br />

Digital: 2 GHz Timing – 200 MHz State Analyse<br />

Analog: 200 MHz bei 12-Bit Auflösung<br />

8-128 Kanäle – Digital & Analog simultan<br />

8 Gb Speicher – Streaming-Modus<br />

Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022<br />

www.acutetechnology.de<br />

21


Messtechnik<br />

Innovative Mess- und Datentechnik<br />

HV BM Split Module für Strom-, Spannungs- und Leistungsmessung in beengten Bauräumen<br />

HV BM Split Module: HV SBM_I open für Messungen in Stromschienen, HV SBM für Messungen in HV-Leitungen<br />

(Kabelanschluss über PL500-Stecksystem oder Kabelschuhe) und HV SAM 1.1 (von links nach rechts)<br />

Die CSM GmbH stellt eine neue<br />

Messtechnik-Lösung für die hochfrequente<br />

Messung von Strom, Spannung<br />

und Leistung direkt in Hochvolt-<br />

Leitungen für sehr beengte Bauräume<br />

in Elektro- und Hybridfahrzeugen vor.<br />

Die neuen HV BM Split Module messen<br />

Ströme und Spannungen direkt<br />

in den HV-Kabeln sowie in Stromschienen<br />

und liefern dadurch besonders<br />

genaue Messergebnisse. Dank<br />

der kompakten Bauform erlauben die<br />

HV BM Split Module Messungen in<br />

Fahrzeugen auch bei sehr geringem<br />

Platzangebot für die Messtechnik.<br />

Dezentraler Einbau möglich<br />

Die HV BM Split Module verwenden<br />

die bewährte Technik der weit<br />

verbreiteten CSM HV Breakout-<br />

Module, erlauben jedoch durch<br />

den geteilten Aufbau Messungen<br />

Strom- und Spannungsmessung mit HV BM Split Modulen zwischen<br />

Fahrzeugkomponenten: HV SAM 1.1 mit angeschlossenen HV SBM_I und HV<br />

SBM_U (von links nach rechts)<br />

an Messstellen, an denen für die<br />

HV Breakout-Module kein ausreichender<br />

Bauraum zur Verfügung<br />

steht. Strom- und Spannungssensoren<br />

(HV SBM – Split-Breakout-<br />

Modul) sind mit dem Messmodul HV<br />

SAM (Split-Acquistion-Modul) über<br />

geschirmte, HV-sichere Sensorkabel<br />

verbunden. Dies erlaubt einen dezentralen<br />

Einbau in Versuchsfahrzeugen<br />

auch zwischen Fahrzeugkomponenten,<br />

in Kabelschächten<br />

und innerhalb von Komponenten<br />

wie E-Achsen oder HV Batterien.<br />

Die Stromsensoren messen<br />

Ströme über anwendungsspezifisch<br />

gewählte Shuntmodule (verfügbare<br />

Messbereiche von ±10 A<br />

bis ±2.000 A) und sind mit einem<br />

Sensor und Speicher für die automatische<br />

Online-Temperaturkompensation<br />

ausgestattet. Zudem befindet<br />

sich der Spannungsabgriff HVin<br />

dem klein ausgeführten Modul.<br />

CSM GmbH<br />

Computer-Systeme-Messtechnik<br />

www.csm.de<br />

Strommessung mit HV SBM_I open in einer Stromschiene<br />

22 Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022


Messtechnik<br />

Strom- und Spannungsmessung mit HV BM Split Modulen im Kabelschacht<br />

Verschiedene Varianten<br />

Die Stromsensoren sind in verschiedenen<br />

Varianten verfügbar:<br />

• HV SBM_I, für den Anschluss<br />

über Kabelverschraubungen und<br />

Kabelschuhe (auch als kundenspezifische<br />

Plug-and-Play Lösung<br />

mit Steckeradaptern)<br />

• HV SBM_I C, für den Anschluss<br />

der HV Leitungen mit Amphenol<br />

PL300/PL500-Stecksystem<br />

• HV SBM_I open, als pures vergossenes<br />

Shuntmodul ohne Gehäuse<br />

für den direkten Einbau, z. B. in<br />

Stromschienen (Anschluss über<br />

Bohrungen)<br />

Der Spannungsabgriff erfolgt über<br />

gesonderte Varianten der HV SBM,<br />

die ebenfalls über Kabelschuhe<br />

oder PL300/PL500-Stecksystem<br />

angeschlossen werden, oder über<br />

ein HV-sicheres Sensorkabel. Die<br />

Module messen Spannungen bis<br />

zu ±1.000 V, wobei der Messbereich<br />

bis ±2.000 V dimensioniert ist.<br />

Robust und sicher gekapselt<br />

Die HV SBM (bis auf die Variante<br />

HV SBM_I open) sind als robuste<br />

und sicher gekapselte Gehäuse<br />

ausgeführt, die die HV-Sicherheit<br />

für Komponenten und Anwender<br />

gewährleisten und eine einfache<br />

Installation erlauben.<br />

Erfasst Strom- und<br />

Spannungsdaten<br />

Das Messmodul HV SAM 1.1 für<br />

einphasige Messungen erfasst die<br />

Strom- und Spannungsdaten der<br />

angeschlossenen HV SBM und gibt<br />

die Werte mit bis zu 1 MHz über<br />

EtherCAT und CAN weiter. Optional<br />

berechnet das HV SAM 1.1<br />

auch die Effektivwerte von Strom<br />

und Spannung, Wirk-, Schein- und<br />

Blindleistung sowie Phasenwinkel<br />

und gibt diese Werte über CAN aus.<br />

Für umfänglichere Tests und die<br />

Berechnung weiterer Werte in Echtzeit<br />

werden die HV BM Split Module<br />

einfach mit weiteren Bestandteilen<br />

aus dem Vector CSM E-Mobility-<br />

Messsystem kombiniert.<br />

Die HV BM Split Module erweitern<br />

das Portfolio der HV Breakout-Module<br />

für Messungen unter<br />

sehr schwierigen Bedinungen. ◄<br />

Interferometry in the<br />

palm of your hand<br />

Hamamatsu Photonics has developed a palmsized<br />

MEMS-FTIR engine that measures near<br />

infrared light with a wavelength from 1.1 μm<br />

to 2.5 μm.<br />

Its compact size means it can be incorporated<br />

into portable hand-held analytical instruments<br />

where real-time monitoring can be achieved.<br />

APPLICATIONS<br />

Environmental monitoring<br />

Ingredient analysis of agricultural products<br />

Quality control in factory production<br />

Food or plastic sorting<br />

Point of care testing<br />

Strom- und Spannungsmessung in einer HV-Batterie mit HV SBM_I open für<br />

die Strommessung in einer Stromschiene und dem Spannungsabgriff per<br />

HV-sicherem Sensorkabel<br />

www.hamamatsu.com<br />

Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022 23


Messtechnik<br />

Mehr als nur Messtechnik<br />

Die neue Q.series X von Gantner Instruments vereint hochgenaues Messen mit Flexibilität, Skalierbarkeit und<br />

Synchronität. Für Einsätze wo die höchsten Ansprüche erfüllt werden müssen.<br />

Die Q.series X vereint ein hochleistungsfähiges<br />

Datenerfassungssystem<br />

und Edge Device in einem<br />

Gerät. Mit dieser robusten und<br />

äußerst zuverlässigen Messtechnikgeneration<br />

wird eine höchst genaue<br />

und zuverlässige Synchronisierung<br />

auch bei dezentral verteilten Systemen<br />

ermöglicht. Sie bietet eine optionale<br />

programmierbare Umgebung<br />

mit vollem Funktionsumfang, für<br />

anspruchsvolle Aufgaben der Automatisierung,<br />

Steuerung und Datenauswertung<br />

direkt im Edge Device -<br />

ganz ohne zusätzlichen Computer.<br />

Zudem ist die Plattform für die parallele<br />

Kommunikation über TCP/IP,<br />

OPC UA, CAN, ProfiNet, Modbus<br />

und EtherCAT ausgelegt.<br />

Gantner Instruments GmbH<br />

info@gantner-instruments.com<br />

www.gantner-instruments.com<br />

Messsystem in drei<br />

verschiedenen Formfaktoren<br />

Durch das herausragende Designkonzept<br />

der Q.series X ist ein Messsystem<br />

in drei verschiedenen Formfaktoren<br />

verfügbar.<br />

• Q.brixx: für die Portablen Anforderungen<br />

• Q.bloxx: für die Hutschienenmontage<br />

• Q.raxx: für die 19“ Rack Montage<br />

Die Q.station der X-Serie besteht<br />

dabei aus einem Controller mit integrierter<br />

Ethernet-Schnittstelle für<br />

die Konfiguration und Datenkommunikation<br />

sowie über eine integrierte<br />

CAN Schnittstelle für den<br />

Datenaustausch. Über den Controller<br />

lassen sich die gemessenen<br />

Daten durch verschiedene mathematische<br />

Funktionen weiter aufbereiten,<br />

wodurch der Datenfluss zu<br />

dem jeweiligen Hostsystem (z. B.<br />

über Ethernet, EtherCAT, CAN und<br />

viele andere) entscheidend reduziert<br />

werden kann.<br />

Vier eigene Busanschlüsse<br />

Die Q.station hat vier eigene Busanschlüsse,<br />

an denen die Messmodule<br />

mit je 48 MBaud angeschlossen<br />

werden können. Außerdem werden<br />

Funktionen zur Konfiguration<br />

von Alarmen und Emailbenachrichtigung,<br />

sowie bis zu 20 Datenlogger<br />

bereitgestellt. Eine getriggerte<br />

oder kontinuierliche Datenaufzeichnung<br />

von Signalen mit unterschiedlichen<br />

Abtastraten ist ebenso möglich.<br />

Eine redundante Speicherung<br />

auf verschiedenen Medien wie USB,<br />

eingebauter SSD oder externem<br />

Netzlaufwerk ist einstellbar. Durch<br />

umfangreiche Arithmetik-Funktionen<br />

für die Datenauswertung kann der<br />

Controller Q.station X schon viele<br />

Edge Device Funktionen nativ abbilden.<br />

Die Konfiguration findet über<br />

die Software GI.bench statt und<br />

lässt sich mit wenigen Klicks in das<br />

GI.cloud System verbinden.<br />

Signalkonditionierung<br />

Die modularen und skalierbaren<br />

Q.series X Messmodule bieten die<br />

Signalkonditionierung für eine Vielzahl<br />

von Signalen. Dabei werden<br />

sowohl konventionelle elektrische<br />

Sensoren für Niedervolt und Hochvolt<br />

bis zu ±1200V als auch faseroptischer<br />

Messungen unterstützt.<br />

Messraten bis 100 kHz pro Kanal<br />

sind möglich. Für spezielle Anwendungen<br />

wie z. B. im Bereich e-Drive<br />

und Leistungsberechnungen stehen<br />

die Q.boost Module der X-Serie mit<br />

bis zu 4 MHz Messrate zur Verfügung.<br />

Spezifische Messmodule<br />

Neben Multifunktionsmodulen mit 2<br />

oder 4 Kanälen für die flexible Anwendung<br />

bei unterschiedlichen Signalarten,<br />

werden auch spezifische Messmodule<br />

z. B. für 8 Thermo elemente<br />

oder 16 DMS Viertelbrücken geboten.<br />

Für anspruchsvolle Aufgaben<br />

stehen Messmodule mit Trägerfrequenz<br />

oder Ladungsverstärker zur<br />

Verfügung. Verschiedenste Optionen<br />

zur Sensorspeisung und kundenspezifische<br />

Steckverbinder sind möglich.<br />

Allen Messmodulen gemeinsam ist<br />

die hohe galvanische Trennung für<br />

höchste Robustheit und die per Software<br />

wählbaren umfangreichen Filtereinstellungen<br />

für beste Signalqualität.<br />

Weitreichende Funktionen<br />

Die Fähigkeiten der Q.series X<br />

gehen dabei weit über das Normale<br />

hinaus: Funktionen wie intelligente<br />

Datenfilterung, Datenreduktionsalgorithmen,<br />

IIoT-Edge-Computing<br />

und Echtzeitsteuerung für die Automatisierung<br />

machen die Q.series X<br />

zum vielseitigsten Datenerfassungssystem,<br />

das auf dem Markt erhältlich<br />

ist. ◄<br />

24 Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022


Messtechnik<br />

Strömungsmodul ist präzise, robust und sofort<br />

einsatzbereit<br />

Das OOL Mass Flow Meter eignet sich zur Durchflussüberwachung und Leckageerkennung verschiedenster<br />

Flüssigkeiten<br />

Innovative Sensor Technology<br />

IST AG<br />

www.ist-ag.com<br />

IST AG bringt ein neues Strömungsmodul<br />

OOL Mass Flow Meter<br />

auf den Markt. Präzise, robust und<br />

sofort einsatzbereit: Das kompakte<br />

und korrosionsbeständige Modul eignet<br />

sich zur Durchflussüber wachung<br />

und Leckage erkennung verschiedenster<br />

Flüssigkeiten. Geeignet für<br />

verschiedenste Anwendungen von<br />

Kühlkreisläufen, Dosierpumpen,<br />

Haushaltsgeräten, CIP-Anlagen für<br />

die Lebensmittelindustrie, Landmaschinen,<br />

Industrie-Nasssauger bis<br />

hin zu Getriebeölen in der Metallbearbeitung<br />

und im Bergbau kann der<br />

neue thermische OOL-Strömungsdurchflussmesser<br />

der IST AG einfach<br />

in neue oder bestehende industrielle<br />

Systeme integriert werden.<br />

Äußerst robust<br />

Sein robustes Gehäuse enthält<br />

die bewährte OOL-Technologie<br />

der IST AG, die das bewährte und<br />

langzeitstabile thermische Messprinzip<br />

mit einer korrosionsbeständigen<br />

Oberfläche kombiniert und<br />

dadurch eine industriereife Lösung<br />

für die Durchflussüberwachung von<br />

wässrigen Lösungen, Alkoholen<br />

und Ölen, einschließlich aggressiver<br />

Flüssigkeiten, schafft.<br />

Ideal für Leckageerkennung<br />

Der OOL Mass Flow Meter kommt<br />

werkskalibriert mit DI-Wasser und<br />

überträgt gleichzeitig Durchflussund<br />

Temperaturmessungen über<br />

eine standardisierte digitale Schnittstelle<br />

im I 2 C Protokoll. Das Modul<br />

ist mechanisch robust, genau über<br />

einen dynamischen Messbereich.<br />

Eine gute Empfindlichkeit bei geringem<br />

Durchfluss ohne Druckverlust<br />

mach das OOL Modul besonders<br />

gut auch für Aufgaben im Bereich<br />

Leckageerkennung geeignet. Diese<br />

gebrauchsfertige Sensorlösung ist<br />

zu einem hervorragenden Preis-<br />

Leistungs-Verhältnis erhältlich.<br />

Einige Kernspezifikation der Standarddurchführung:<br />

Die wichtigsten<br />

Eigenschaften im Überblick<br />

• Kalibrierbereich: 1 - 20 kg/h<br />

• Temperaturkompensiert: von +5<br />

bis +50 °C<br />

• Fluidische Verbindung: Schlauch<br />

mit 4 mm Innendurchmesser oder<br />

geschweißt<br />

• Strömungskanal-Innenmaße:<br />

3,7 mm<br />

• Benetzter Werkstoff: Edelstahl<br />

1.4301<br />

• Ansprechzeit t 63 : 0,5 Sekunden<br />

Gebrauchsfertiger<br />

Flusssensor<br />

Mit dem OOL Mass Flow Meter<br />

kommt die IST AG einem häufigen<br />

Wunsch ihrer Kunden nach einem<br />

digitalen Durchflusssensormodul<br />

nach. Es ist das ideale Produkt für<br />

Kunden, die einen gebrauchsfertigen<br />

Flusssensor für Flüssigkeiten<br />

mit einem kleinen Rohrdurchmesser<br />

suchen. Dank seiner Werkskalibrierung<br />

kann das OOL Modul<br />

unkompliziert und schnell in zahlreiche<br />

Anwendungen integriert werden<br />

und ist im Handumdrehen bereit<br />

Durchfluss und Temperatur zuverlässig<br />

zu überwachen. ◄<br />

SIGLENT TECHNOLOGIES<br />

ist ein weltweit führender Anbieter von elektronischer<br />

Test- und Messtechnik. Die Produkte verbinden<br />

innovative Features und Funktionalitäten mit dem<br />

Bekenntnis zu Qualität und Leistung. Das Portfolio<br />

beinhaltet mehrere Oszilloskop-Serien, Signalund<br />

Funktionsgeneratoren, Digitale Multimeter,<br />

Labornetzteile, elektronische Lasten, Spektrum<br />

Analysatoren und HF-Signal Generatoren.<br />

SIGLENT Technologies Germany GmbH<br />

Stätzlinger Str. 70, 86165 Augsburg<br />

info-eu@siglent.com<br />

Phone: +49 821 6660111-0, Fax: +49 821 6660111-12<br />

Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022<br />

25


Messtechnik<br />

Kleinste Proben schneller sicher analysieren<br />

Leistungsstarkes SERS-Spektrometermodul<br />

Das Mini-Spektrometermodul C15471 beinhaltet optische Elemente,<br />

Bildsensor und Probenhalter in einem kompakten, leichten Gehäuse und ist<br />

damit vielseitig einsetzbar, sowohl für Umweltmessungen als auch bei der<br />

Kontrolle von Lebensmitteln und Medikamenten<br />

Das SERS Spektrometermodul<br />

C15471 von Hamamatsu Photonics<br />

detektiert Raman-aktive Moleküle<br />

mit größerer Genauigkeit, höherer<br />

Selektivität und in einem breiteren<br />

Wellenlängenbereich als andere<br />

Mini-Spektrometer. Möglich machen<br />

das eine neue, leistungsstärkere<br />

Laseroptik sowie eine verbesserte<br />

Detektionseinheit. Ebenfalls neu: die<br />

innovative Software TOKUSPEC für<br />

eine deutlich schnellere Evaluation<br />

des Geräts.<br />

Das C15471 ist ein Raman Mini-<br />

Spektrometermodul mit integrierter<br />

Laserdiode, die eine Leistung von<br />

bis zu 50 mW bietet. Die Leistungssteigerung<br />

gegenüber dem Vorgängermodell<br />

auf mehr als das Dreifache<br />

ermöglicht genauere Messergebnisse<br />

bei noch geringeren<br />

Konzentrationen Raman-aktiver<br />

Moleküle, speziell bei unpolaren<br />

Stoffen. Außerdem arbeitet es in<br />

einem noch breiteren Wellenlängenbereich,<br />

der solche Stoffe wie<br />

Wachs, Fette oder in Alkohol gelöste<br />

Duft- oder Geschmacksstoffe<br />

umfasst. Darüber hinaus lässt sich<br />

das neue Raman-Spektrometer auch<br />

ohne Probenhalter für Open-Path-<br />

Messungen verwenden, zum Beispiel<br />

bei Unter suchungen der Bodenbeschaffenheit<br />

im Außenbereich.<br />

Innovative<br />

Evaluationssoftware<br />

Neben der bekannt hochwertigen<br />

Optik liefert Hamamatsu mit seinem<br />

neuesten Raman Spektro meter<br />

eine kostenlose innovative Evaluationssoftware.<br />

Das Programm mit<br />

dem Namen TOKUSPEC dient vor<br />

allem einer raschen Beurteilung der<br />

Fähigkeiten des Gerätes. So lassen<br />

sich auch komplexe Versuchsanordnungen<br />

schnell einrichten und<br />

die generierten Ergebnisse beurteilen.<br />

Wie wichtig Geschwindigkeit<br />

bei gleichzeitiger Genauigkeit<br />

für die Anwender von Laborausrüstung<br />

in Wirtschaft und Wissenschaft<br />

ist, hat sich nicht zuletzt während<br />

der Corona-Pandemie immer<br />

wieder gezeigt.<br />

Kompakt, leicht und flexibel<br />

einsetzbar<br />

Das Mini-Spektrometer C15471<br />

beinhaltet optische Elemente,<br />

Bildsensor und Probenhalter in einem<br />

kompakten, leichten Gehäuse und<br />

ist damit vielseitig einsetzbar. Davon<br />

profitieren beispielsweise OEM-Hersteller<br />

und Anwender tragbarer Systeme<br />

im Außenbereich. Als SERS-<br />

Spektrometer bietet das C15471<br />

die Möglichkeit, durch ein mit Gold<br />

beschichtetes Substrat das gestreute<br />

Licht – und damit den Raman-Effekt<br />

– zu verstärken, bevor dieses durch<br />

die hochwertige Optik zum eingebauten<br />

Active-Pixel-Sensor gelenkt<br />

und dort gemessen wird. Detektiert<br />

werden Strahlungsabweichungen,<br />

sogenannte Raman-Shifts, abhängig<br />

vom untersuchten Molekül. Der<br />

breite Messbereich sorgt dafür, dass<br />

mit dem neuen C15471 noch mehr<br />

Materialien anhand ihres „Raman-<br />

Fingerabdrucks“ erkannt werden können<br />

als mit dem Vorgänger modell.<br />

Damit eignet sich das C15471 beispielsweise<br />

für Anwender im Umweltschutz<br />

zur Prüfung des Schadstoffgehalts<br />

im Wasser sowie für pharmazeutische<br />

Unternehmen zur Untersuchung<br />

von Wechselwirkungen zwischen<br />

Medikamenten im Gewebe.<br />

Datenübertragung<br />

Für die Übertragung der Spektraldaten<br />

an einen PC oder andere<br />

externe Hardware verfügt das Spektrometermodul<br />

über eine USB-<br />

Schnittstelle. Ausgegeben wird<br />

das Raman-Spektrum, aus dem<br />

der Shift (der Abstand der Raman-<br />

Streuung zur Zentralwellenlänge<br />

des Lasers) in der Einheit Wellenlänge<br />

oder Wellen zahl – je nach<br />

Wahl des Benutzers – abgelesen<br />

werden kann. Das Datenformat<br />

lässt sich anhand der mitgelieferten<br />

TOKUSPEC Software an die<br />

Anforderungen der nachgelagerten<br />

Anwendungen für die Analyse<br />

anpassen.<br />

Open-Path-Messungen<br />

möglich<br />

Nach dem Abnehmen des Probenhalters<br />

erlaubt das C15471 auch<br />

Open-Path-Messungen. Damit ist das<br />

Gerät in mobilen Anwendungsszenarien<br />

einsetzbar, beispielsweise zum<br />

Nachweis von Oberflächenkontamination<br />

mit Bakterien in der Lebensmittellogistik<br />

oder für die schnelle<br />

Untersuchung von Gewässern. Aber<br />

auch im Laboreinsatz oder in Fertigungsprozessen<br />

kann der Open-<br />

Path-Betrieb des C15471 sinnvoll<br />

sein, denn der geringere Aufwand<br />

für die Probenvorbereitung ermöglicht<br />

eine hohe Zahl von Messungen<br />

in kurzer Zeit. So lassen sich etwa<br />

In-Line-Analysen für die Überwachung<br />

und Steuerung von Prozessen<br />

erstellen. Christoph Wöhnl,<br />

Senior Sales Engineer Analytical,<br />

erklärte anlässlich der Vorstellung<br />

des neuen Modells: „Mit dem C15471<br />

hebt Hamamatsu das Segment der<br />

Mini-Raman-Spektrometer auf ein<br />

neues Leistungsniveau. Gleichzeitig<br />

erleichtern wir unseren Kunden<br />

den schnellen und flexiblen Einsatz<br />

des Produktes durch die Möglichkeit<br />

zu Open-Path-Messungen<br />

und die neue Evaluationssoftware<br />

TOKUSPEC.“<br />

Plug and Play Evaluation<br />

dank innovativer Software<br />

TOKUSPEC – der Name der innovativen<br />

Evaluationssoftware von<br />

Hamamatsu ist Programm, denn er<br />

ist abgeleitet von den japanischen<br />

Kanji-Schriftzeichen und bedeutet<br />

so viel wie Gewinn, Nutzen oder<br />

Vorteil. Eine moderne Oberfläche<br />

mit kontextbasierter Hilfefunktion<br />

sorgt dafür, dass Anwender bei<br />

der Evaluierung von Spektro metern<br />

aus dem Hause Hamamatsu ohne<br />

lange Schulung und Eingewöhnung<br />

mit der Software arbeiten können.<br />

Dabei profitieren sie unter anderem<br />

von modularen Layouts, mit denen<br />

sich die Darstellung der Ergebnisse<br />

optimal an ihre Bedürfnisse anpassen<br />

lässt – beispielsweise mit der<br />

Aufteilung verschiedener Ansichten<br />

auf mehrere Fenster und damit auch<br />

Monitore.<br />

Die automatische<br />

Spektrometererkennung<br />

sorgt dafür, dass Benutzern beim<br />

Starten der Software alle an den<br />

Rechner angeschlossenen Spektrometer<br />

angezeigt werden. Das<br />

bedeutet: Anwender können schnell<br />

Testszenarien einrichten und beurteilen,<br />

ob das Gerät die Anforderungen<br />

erfüllt. Bei der gleichzeitigen<br />

Prüfung mehrerer Geräte sehen sie,<br />

welches Modell die besten Ergebnisse<br />

liefert. So können sie schneller<br />

mit dem Produktiveinsatz starten;<br />

das Gerät macht sich schneller<br />

bezahlt.<br />

Komfortable Funktionen für<br />

Konfiguration und Betrieb<br />

Bei der Konfiguration des neuen<br />

Spektrometermoduls C15471 und<br />

vieler weiterer Modelle von Hamamatsu<br />

unterstützt TOKUSPEC die<br />

Benutzer mit zahlreichen Funktionen<br />

zur Einstellung des Geräts<br />

für den konkreten Einsatzzweck.<br />

Belichtungszeit und Auslöser lassen<br />

sich ebenso komfortabel anpassen<br />

wie beispielsweise die Laser-<br />

26 Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022


Messtechnik<br />

Das Raman-Spektrum eines Silizium-Substrats mit unterschiedlichen<br />

Einstellungen der Laserleistung: Höhere Leistung sorgt für ein deutlich<br />

verbessertes Signal-Rausch-Verhältnis, so dass die Substanz(en) in der Probe<br />

sicherer bestimmt werden kann<br />

leistung. Darüber hinaus ermöglicht<br />

TOKUSPEC sowohl die Vorschau<br />

auf Live-Daten als auch die<br />

Aufzeichnung von Langzeit-Messreihen.<br />

Je nach Leistungsfähigkeit<br />

der eingesetzten Computer lassen<br />

sich sogar unterschiedliche Szenarien<br />

auf mehreren angeschlossenen<br />

Geräten von einem PC aus gleichzeitig<br />

steuern und überwachen. Die<br />

dabei erfassten Daten können in<br />

verschiedenen, auch textbasierten<br />

Dateiformaten gespeichert werden.<br />

Grundlegende Funktionen<br />

der Datenverarbeitung<br />

Neben dem Erfassen unterstützt<br />

TOKUSPEC auch das Verarbeiten<br />

der gewonnenen Daten mit grundlegenden<br />

Funktionen wie Emissions-,<br />

Transmissions- oder Absorptionsberechnungen.<br />

Zusätzlich<br />

können Benutzer Korrekturdaten<br />

wie Hintergrund-, Shading- und<br />

Referenzspektren erfassen, bearbeiten,<br />

speichern und bei Bedarf<br />

wieder verwerten. Die mitgelieferten<br />

Rauschunterdrückungs-Algorithmen<br />

wie Durchschnitts- oder Medianfilter<br />

helfen Störfrequenzen zu beseitigen,<br />

um die Qualität der gemessenen<br />

Ergebnisse zu verbessern.<br />

Noch ein Vorteil<br />

Ein zusätzlicher Vorteil von<br />

TOKUSPEC: Die Software kann<br />

auch nach der Evaluation gebührenfrei<br />

weiter benutzt werden – anders<br />

als Demoversionen kostenpflichtiger<br />

Programme anderer Hersteller.<br />

Außerdem bietet die Software<br />

mit ihrem Plug-In-Konzept die Möglichkeit,<br />

anhand des mitgelieferten<br />

SDK zusätzliche Softwaremodule für<br />

spezielle Funktionen selbst zu entwickeln,<br />

etwa für die Konvertierung<br />

der Messdaten in ein proprietäres<br />

Datenformat. Markus Roming, Software<br />

Engineer bei Hamamatsu, sagt:<br />

„Mit TOKUSPEC erhalten Anwender<br />

eine komfortable Software zur<br />

Evaluation und Einrichtung der Mini-<br />

Spektrometer von Hamamatsu, die<br />

auch im laufenden Betrieb wertvolle<br />

Dienste leisten kann – und das ohne<br />

zusätzliche Kosten.“<br />

Qualität: Made in Japan<br />

Im C15471 steckt das Know-how<br />

von Hamamatsu Photonics als<br />

einem weltweiten Innovationsführer<br />

in der Photonik. Das japanische<br />

Unternehmen mit deutschem Sitz<br />

in Herrsching entwickelt und produziert<br />

Komponenten auf der gesamten<br />

Bandbreite lichtbasierter Technologien.<br />

Alle Laser-, Optik- und<br />

Elektronikbauteile erfüllen strengste<br />

Qualitäts- und Sicherheitsnormen,<br />

wie zum Beispiel ISO 9001 und<br />

ISO 14001.<br />

Das neue Raman-Spektrometer<br />

richtet sich an Hersteller von Equipment<br />

für Bau- und Umweltsachverständige<br />

ebenso wie an Hersteller<br />

von analytischer Medizintechnik<br />

und Laborinstrumentenausrüster.<br />

Von der Kombination aus höchster<br />

Leistungsfähigkeit und Flexibilität<br />

profitieren alle Anwender von<br />

Mini-Spektrometern, die einen zeitnahen,<br />

nachhaltigen ROI durch<br />

schnellere und genauere Ergebnisse<br />

anstreben.<br />

• Hamamatsu Photonics<br />

Deutschland GmbH<br />

www.hamamatsu.de<br />

Berührungslose Messung jetzt noch<br />

vielseitiger<br />

Der KATflow 100 ist ein kompakter<br />

stationärer Clamp-on-Durchflussmesser<br />

für alle Einsatzbereiche.<br />

Das Basisgerät für Signalauswertung<br />

und Kommunikation wird installiert<br />

und eingerichtet, die Sensoren<br />

schnell und einfach auf Rohrleitungen<br />

montiert. Dank der auf<br />

Industriebedürfnisse zugeschnittenen,<br />

technisch optimierten Ausstattung<br />

bewährt sich das kosteneffiziente<br />

Messinstrument in produktions-<br />

und verfahrenstechnischen<br />

Prozessen. Aufgrund des verwendeten<br />

Laufzeitdifferenzverfahrens<br />

können Messungen mit<br />

KATflow 100 reproduzierbar mit<br />

höchster Genauigkeit durchgeführt<br />

werden. Dank der neuen Kommunikationsschnittstellen<br />

wie Modbus<br />

TCP/IP, M-Bus, BACnet MSTP und<br />

BACnet IP kann die Datenübertragung<br />

in die Netzwerkstruktur des<br />

Anwenders entsprechend eingebettet<br />

werden.<br />

Anwendungsbereiche<br />

Die eingriffsfreien Ultraschalldurchflussmesser<br />

von Katronic haben<br />

sich u. a. in folgenden Anwendungsbereichen<br />

bewährt:<br />

• Überprüfung von Pumpen<br />

(Prozessüberwachung)<br />

• Funktionsnachweis von Einbau-<br />

Durchflussmessern<br />

• Durchflussmessungen über<br />

große Nennweiten und Temperaturbereiche<br />

hinweg<br />

• Energieverbrauchsmessungen<br />

• Monitoring in Rohrleitungsnetzen<br />

• Katronic AG & Co. KG<br />

info@katronic.de<br />

www.katronic.de<br />

Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022<br />

27


Messtechnik<br />

Neues Handmessgerät zur spektralen<br />

Transmissions- und Haze-Messung<br />

Gigahertz Optik GmbH<br />

info@gigahertz-optik.com<br />

www.gigahertz-optik.com/de<br />

In vielen Industriezweigen sind transparente Materialien<br />

unerlässlich wie beispielsweise bei Ver glasungen<br />

von Gebäuden oder Fahrzeugen. Im Fall von Verpackungen<br />

sollen die verwendeten Folien einerseits<br />

für die sichere Verpackung und Aufbewahrung<br />

von Nahrungsmitteln und anderen Produkten<br />

sorgen, andererseits soll sie auch einen Blick auf<br />

das Produkt bieten. Die dabei gestellten Anforderungen<br />

sind vielfältig.<br />

Beispielsweise sollen die Schutzscheiben von Smartphone-Displays,<br />

Laptops oder Tablets einen guten Blick<br />

auf die dargestellten Informationen bieten bei gleichzeitiger<br />

Reduktion von Blendeffekt durch Umgebungslicht,<br />

indem Schleiereffekte (engl. haze) minimiert werden.<br />

Zur Untersuchung dieser optischen Materialeigenschaften<br />

bietet Gigahertz-Optik mit dem LCRT-2005H-S<br />

das geeignete Messgerät an.<br />

Es bietet einerseits die Möglichkeit zur Durchführung<br />

von spektralen Transmissionsmessungen an transparenten<br />

Materialien gemäß CIE 130 sowie DIN 5036.<br />

Es bietet einen im Vergleich zum Vorgängermessgerät<br />

LCRT-2005-S erweiterten Spektralbereich von<br />

380 nm bis 780 nm (zuvor 425 nm bis 705 nm) sowie<br />

einen Transmissionsmessbereich von 5 % bis 100 %.<br />

Andererseits ist das LCRT-2005H-S mit einer Lichtfalle<br />

ausgerüstet, die die Durchführung von spektralen<br />

Schleiermessungen (Haze-Messungen) gemäß<br />

ASTM D1003-13 ermöglicht.<br />

Es kann sowohl als mobiles Handmessgerät eingesetzt<br />

werden als auch per kabelgebundener Ansteuerung<br />

über einen PC. Als Zubehör sind verschiedene<br />

Halterungsvorrichtungen inklusive Probenbefestigung<br />

verfügbar. ◄<br />

Tragbares Mobilfunk-Analysegeräte<br />

Format an oder Visualisiert diese<br />

über das CloudSURVEY Portal.<br />

Der SNYPER bietet eine Zusammenfassung<br />

aller in dem Gebiet<br />

gefundenen Netzwerke, ihre relativen<br />

Signalstärken und die Anzahl<br />

der verfügbaren Zellen. Diese Informationen<br />

ermöglichen es, schnell<br />

eine Entscheidung über das beste<br />

Netzwerk für die Anwendung zu<br />

treffen und zu bestimmen, welche<br />

Optionen in Bezug auf sekundäre<br />

Backup-Netzwerke verfügbar sind.<br />

Die Netzwerk-Analysatoren der<br />

SNYPER-Familie sind hochentwickelt<br />

und dennoch einfach zu<br />

bedienen. 2G / 3G und 4G Mobilfunknetze<br />

können gescannt werden.<br />

Der SNYPER ist ein tragbares,<br />

batteriebetriebenes Gerät und kann<br />

zwischen den Ladevorgängen mehrere<br />

Stunden lang betrieben werden.<br />

Er analysiert alle Mobilfunk-<br />

Signale von jedem Netzwerk an<br />

einem bestimmten Standort, und<br />

zeigt die Ergebnisse in einem einfachen<br />

und leicht verständlichen<br />

Die SNYPER Analysatoren<br />

schaffen eine solide<br />

Datenbasis für:<br />

• Optimale Platzierung von Antennen<br />

• Beste Netzwerkleistung für einen<br />

Standort<br />

• Bewertung der Leistung<br />

be stehender Installationen<br />

• Beste Wahl des Netzbetreibers<br />

für einen Standort<br />

• Rangfolge der Netzwerksignalstärken<br />

in der Reihenfolge<br />

SENSOR+TEST, Halle 1, Stand 512<br />

• Dacom West GmbH<br />

sales@dacomwest.de<br />

www.dacomwest.de<br />

28 Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022


Höherer IP-Schutzgrad und extrem verlängerte<br />

Lebensdauer<br />

Linear Gauges der LG200-Serie von Mitutoyo: klein, aber oho – und robust<br />

Messtechnik<br />

industrien verwendete Messtaster<br />

ist aufgrund seiner schlanken Bauform<br />

und der damit einhergehenden<br />

Montageflexibilität zu einem Musthave<br />

geworden.<br />

Mitutoyo Deutschland GmbH<br />

info@mitutoyo.de<br />

www.mitutoyo.de<br />

Linear Gauges haben nicht nur<br />

eine Daseinsberechtigung, sondern<br />

sie sind notwendige Messmittel,<br />

die sich meistens in Umgebungen<br />

beweisen müssen, in denen alles<br />

andere als Reinraumbedingungen<br />

herrschen. Genau im Hinblick darauf<br />

hat Mitutoyo mit der LG200-Serie,<br />

seiner neuesten Ergänzung der Produktpalette<br />

mit Längenmessgeräten<br />

schlanker Bauform, den IP-Schutzgrad<br />

erhöht.<br />

Unter den Linear Gauges hat sich<br />

das aktuelle Modell, LGK, als Spitzenreiter<br />

vergleichbarer Mitutoyo-<br />

Produkte in ganz Europa durchgesetzt.<br />

Der seit vielen Jahren in aufwendigen<br />

Vorrichtungen und Inline-<br />

Lösungen verschiedener Fertigungs-<br />

Langlebig und robust<br />

Die Verbesserungen der LG200-<br />

Serie gegenüber den Vorgängermodellen<br />

sind beachtlich. Durch<br />

die deutliche Erhöhung des IP-<br />

Schutzgrads sind die neuen Modelle<br />

resistent gegen Kühlschmiermittel,<br />

die ständig im Fertigungsbereich zum<br />

Einsatz kommen – ganz zu schweigen<br />

von ihrer 100 Millionen Zyklen<br />

währenden Lebensdauer, die in<br />

Sachen Betriebsdauer einen gewaltigen<br />

Sprung im Vergleich zu den<br />

gerade einmal 15 Millionen Zyklen<br />

der Vorgängermodelle darstellt.<br />

Kompatibilität<br />

Ein weiteres Merkmal der neuen<br />

Sensorreihe von Mitutoyo ist die Kompatibilität<br />

mit industriellen Schnittstellen.<br />

Das Potenzial, das sich aus<br />

der Kombination der Messtaster von<br />

Mitutoyo mit den neuen EJ-Anzeigen<br />

und der gewünschten Schnittstelle<br />

ergibt, sucht seines gleichen.<br />

Die LG200-Serie soll im zweiten<br />

Quartal 2022 in Europa auf den<br />

Markt kommen.<br />

Wichtigste<br />

Leistungsmerkmale:<br />

• IP67G<br />

• geringerer Platzbedarf als die<br />

Messtaster der LG100-Serie<br />

• Lebensdauer von 100 Millionen<br />

Zyklen<br />

• hervorragende Schnittstellenkonnektivität<br />

(Profinet, Ether-<br />

CAT und Ethernet/IP, USB und<br />

CC-Link) ◄<br />

FR4-Massstab für Induktiv-Encoder<br />

POSIC stellt zwei neue Maßstäbe<br />

für seine polulären Linear-Encoder<br />

ID1102L und ID4501L vor. Der Massstab<br />

TPLS04 hat eine Länge von 26<br />

mm, während die TPLS05 205 mm<br />

lang ist. Die Breite der Skala von 4,5<br />

mm und die Dicke von 0,77 mm passen<br />

gut zu den sehr kleinen Abmessungen<br />

der Encoder, sodass sie eine perfekte<br />

Lösung für Anwendungen mit engen<br />

Einbauverhältnissen bilden.<br />

Der Maßstab ist eine FR-4 Leiterplatte<br />

mit Kupferstreifen. Er hat eine Genauigkeit<br />

von +/- 10 µm und erlaubt eine<br />

Auflösung von bis zu 0,02 µm. Er zieht<br />

keinen ferromagnetischen Staub/Partikel<br />

an, ist unempfindlich gegen Feuchtigkeit,<br />

Fett, Öl, Flüssigkeiten, muss vor<br />

Betrieb nicht gereinigt werden und funktioniert<br />

einwandfrei in starke Magnetfeldern.<br />

Der Skala hat eine rückseitige<br />

Klebeschicht mit Trennfolie für eine<br />

schnelle und einfache Montage. Der<br />

Klebstoff hat eine hohe Klebkraft, einen<br />

Temperaturbereich von -20 bis 100°C<br />

und eine ausgezeichnete Lösungsmittelbeständigkeit.<br />

Typische Anwendungsbereiche sind<br />

Linear-Direktantriebe, Z-Bewegung in<br />

Bestückungsmaschinen, Robotik, Life-<br />

Science-Geräte, Mikrofluidik, Mikroskoptische,<br />

Piezomotoren und Tauchspulen.<br />

• POSIC SA<br />

info@posic.com<br />

www.posic.com<br />

Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022<br />

29


Messtechnik<br />

Universelles Messsystem für elektrische<br />

Prüf- und Testanwendungen<br />

Ein Gerät – viele Anwendungsmöglichkeiten: Mit dem E-Check IT können<br />

Produkte aus unterschiedlichsten Branchen und Sparten getestet werden, von<br />

der Automobilindustrie, über Haushaltsgeräte bis hin zur Medizintechnik<br />

Im Einsatz: Über den Kontaktieradapter wird<br />

der Kabelsatz eines Stoßfängers an das E-Check IT<br />

angeschlossen und seine elektrischen Komponenten<br />

geprüft<br />

Die Entwicklungen im Bereich<br />

des automatisierten Fahrens sind<br />

mittlerweile weit vorangeschritten.<br />

Moderne Systeme stützen sich auf<br />

Signale von verschiedenen Sensoren<br />

rund um das Fahrzeug und<br />

unterstützen den Fahrer auf unterschiedliche<br />

Weise. Ob als Parkhilfe<br />

oder in der Abstandsmessung –<br />

die heutige Technologie bietet das<br />

Potenzial, den Verkehr zu optimieren<br />

und noch sicherer zu machen.<br />

Um eine fehlerfreie Funktion während<br />

des Fahrens gewährleisten<br />

zu können, müssen alle verbauten<br />

Elektronikkomponenten, insbesondere<br />

Sensoren, bereits während des<br />

Produktionsprozesses zuverlässig<br />

geprüft und Testergebnisse dokumentiert<br />

werden. Die ITgroup hat<br />

sich auf diese Entwicklung spezialisiert<br />

und ein universelle Messsystem<br />

konzipiert, das mit Hilfe<br />

einer Widerstands- und Strommessungen<br />

unter anderem die Bauteileanwesenheit<br />

oder Nicht-Verbau-<br />

Gegenprüfung durchführt.<br />

Das Messmodul E-Check IT<br />

ist vielseitig einsetzbar und kann<br />

individuell angepasst werden. Es<br />

kann sowohl als eigenständiges<br />

Prüfsystem eingesetzt, als auch<br />

modular in übergeordnete Steuerungs-<br />

oder Testsysteme eingebunden<br />

werden. Dabei wird es entweder<br />

direkt in den Montageplatz eingebunden<br />

(In-Line-Prüfung), oder die<br />

Prüfung erfolgt an einem separaten<br />

Platz vor dem Bandende (End-of-<br />

Line-Prüfung). Die verschiedenen<br />

Optionen unterstützen den Bediener<br />

in einem strukturierten Arbeitsablauf<br />

sowie in der Auswertung der<br />

Prüfergebnisse. Das Messsystem<br />

übernimmt die Kommunikation zum<br />

Produktionssystem. Durch flexible<br />

gemultiplexte Messkanäle kann die<br />

Überprüfung mit der entsprechenden<br />

Berechtigung leicht angepasst und<br />

erweitert werden. Gleichzeitig können<br />

im Fall verschiedener Koppelstellen<br />

unterschiedliche Kontaktieradapter,<br />

inklusive zum Patent<br />

angemeldeter RGB Pick-to-Light<br />

Variante, zur Signalisierung verwendet<br />

werden. Die erfolgten Prüfungen<br />

werden abgespeichert und<br />

dokumentiert und sorgen somit für<br />

eine permanente Qualitätssicherung<br />

beispielsweise nach Automotive-Standards.<br />

Kommunikation mit<br />

nachgelagerten Geräten<br />

Optional kann das E-Check IT<br />

auch mit nachgelagerten Geräten<br />

kommunizieren. Im Fall einer Prüfung<br />

mit negativem Ergebnis kann<br />

der Prüfling blockiert werden, bis<br />

eine Freigabe durch eine berechtigte<br />

Person erfolgt ist.<br />

Viele Erweiterungen<br />

Darüber hinaus sind weitreichende<br />

Erweiterungen im Bereich Labeldruck,<br />

Barcodescan, Blind Audit<br />

oder Bedienerhinweise über die mitgelieferte<br />

Software verfügbar. Dazu<br />

gehören Selbsttest und Scannerintegration<br />

für die Kommunikation<br />

mit kabellosen oder kabelgebundenen<br />

Scannern. Mit dem Modul<br />

IoT-Gateway kann das Gerät außerdem<br />

zur dezentralen Messwerterfassung<br />

genutzt werden. Hinzu<br />

kommen die Module Seriennummernauswertung<br />

und -generierung,<br />

Messdaten- und Prozessdatenweitergabe<br />

und viele mehr.<br />

IO-Prüfung eines Stoßfängers: Das grüne Licht<br />

am Kontaktieradapter des E-Check IT bestätigt die<br />

Bauteileanwesenheit von verbauten Ultraschall- und<br />

Radarsensoren<br />

Prüfumfänge des E-Check IT<br />

am Anwendungsfall<br />

Als beispielhaftes Prüfszenario<br />

im Automobilbereich wird im Folgenden<br />

die Überprüfung eines Stoßfängers<br />

dargelegt. Es werden eine<br />

Vielzahl an bereits durch den Setzteillieferanten<br />

geprüften Bauteilen<br />

wie Ultraschallsensoren, Kameras<br />

oder Radarsensoren im Stoßfänger<br />

verbaut und mit Kabelbäumen verbunden.<br />

Mit E-Check IT lassen sich<br />

schnell und effizient die Komponenten<br />

auf deren Anwesenheit und die<br />

richtige Variante prüfen. Das intelligente<br />

E-Check IT führt dabei zuverlässig<br />

die erforderlichen Strom- und<br />

Widerstandsmessungen durch. Aus<br />

den resultierenden Daten wird die<br />

ordnungsgemäße Verbauung aller<br />

Komponenten überprüft. Das System<br />

stellt so beispielsweise fest,<br />

ob der Ultraschallsensor vorhanden<br />

und korrekt angeschlossen<br />

ist. Außerdem können durch entsprechende<br />

Gegenprüfungen Variantenunterscheidungen<br />

und -kontrollen<br />

durchgeführt werden. Konkret<br />

werden die eingebauten Komponenten<br />

mit den hinterlegten Kennzahlen<br />

abgeglichen, um dadurch<br />

festzustellen, ob beispielsweise die<br />

richtige Kamera im Stoßfänger verbaut<br />

wurde. Zusätzlich können mithilfe<br />

der Widerstandsprüfung beim<br />

Verbau entstandene Kurzschlüsse<br />

oder beschädigte Bauteile identifiziert<br />

werden.<br />

Vielfältige<br />

Anwendungsbereiche<br />

Das beschriebene Prüfszenario<br />

stellt beispielhaft einen möglichen<br />

Anwendungsbereich aus der Automobilindustrie<br />

dar. E-Check IT kann<br />

darüber hinaus die Produktion von<br />

nahezu jedem elektronischen oder<br />

elektrischen Bauteil auf einfache und<br />

kosteneffiziente Weise absichern,<br />

unabhängig davon, welcher Qualitätssicherungsstandard<br />

anzuwenden<br />

ist. Zudem kann mittels Skriptsprache<br />

vom Kunde selbst festgelegt<br />

werden, welche Prüfabläufe<br />

und -szenarien vom System ausgeführt<br />

werden sollen.<br />

• ITronic GmbH<br />

www.itgroup-europe.com<br />

30 Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022


Messtechnik<br />

Neues Messgerät für pulvrige<br />

Substanzen, Granulate und<br />

Compounds<br />

Jetzt Eintrittsgutschein sichern:<br />

www.sensor-test.com/gutschein<br />

Willkommen zum<br />

Innovationsdialog!<br />

Pulvertechnologie hat eine lange Geschichte in<br />

den verschiedensten Industriebereichen. Dabei<br />

ist die Messung physikalischer Eigenschaften<br />

von Pulver sehr schwierig und jeder Industriezweig<br />

bedient sich verschiedener Beurteilungsverfahren.<br />

Das Pulvermesssystem PD-600 ist die Weiterentwicklung<br />

des PD-51 und ermöglicht die physikalischen<br />

Eigenschaften von Pulver über den<br />

spezifischen Widerstand unter kontrolliertem<br />

Druck bis zu 20 kN zu bestimmen. Die Messstation<br />

PD-600 wird in Verbindung mit dem<br />

bewährten Leitfähigkeitsmessgeräten Hiresta-UX<br />

bzw. Loresta-GX betrieben.<br />

Neu: Vakuumpumpe und automatische<br />

Hydraulikeinheit<br />

Dabei besteht das PD-600 aus einer neuen<br />

Vakuumpumpe und einer Druckkammer mit einer<br />

neu entwickelten, automatischen Hydraulikeinheit.<br />

Mit dieser sind nun auch Messungen im<br />

niedrigen Druckbereich ab 0,01 kN möglich. Zwei<br />

separate Zylinder-Messköpfen, einer für den niederohmigen<br />

Messbereich bis 10 -4 Ω und einer<br />

für den hochohmigen Messbereich bis 10 14 Ω,<br />

stehen je nach Messanwendung zur Verfügung.<br />

Dabei erleichtert die neue Vakuumpumpe das<br />

Einfüllen des Messpulvers in den Messzylinder<br />

erheblich. Für die Messung wird die pulvrige<br />

Probe unter einem vorab definierten Druck<br />

in die Zylinderform des Messkopfes gepresst.<br />

Die Software zeichnet automatisch den Pressdruck,<br />

die Schüttdichte (Probendicke in mm)<br />

und die Leitfähigkeit (S/cm) der Probe in einer<br />

Tabelle auf. Die Daten können im Anschluss der<br />

Messung in ein Diagramm übertragen werden,<br />

welches die elektrische Leitfähigkeit der Messprobe<br />

in Abhängigkeit vom Pressdruck anzeigt.<br />

Anwendungsbereiche<br />

Anwendung findet das Pulvermesssystem<br />

PD-600 in der Forschung & Entwicklung, insbesondere<br />

in der Batterie-, Pharma- und Polymerforschung,<br />

sowie der Produktionstechnik und Qualitätskontrolle.<br />

Schwerpunkt sind u. a. pulvrige<br />

Substanzen von Kohlenstoffprodukten, metallische<br />

und thermoplastische Pulver, sowie Pigmente<br />

und Beschichtungen.<br />

Messgeräte von Nittoseiko Analytech<br />

Die Firma N&H Instruments vertritt die Messgeräte<br />

von Nittoseiko Analytech exklusiv in<br />

der DACH und BENELUX Region und bietet<br />

den entsprechenden Service und Support an.<br />

Zudem bietet das Unternehmen die Messung<br />

von Materialproben auch als Dienstleistung an.<br />

Der Kunde erhält zu jeder Messung einen ausführlichen<br />

Prüfbericht.<br />

• N&H Technology GmbH<br />

www.nh-instruments.de<br />

Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022 31<br />

SENSOR+TEST<br />

DIE MESSTECHNIK-MESSE<br />

Nürnberg<br />

10. – 12. Mai 2022<br />

- Effizient und<br />

persönlich<br />

- Wissenschaftlich<br />

fundiert<br />

- Vom Sensor bis<br />

zur Auswertung<br />

AMA Service GmbH<br />

31515 Wunstorf<br />

Tel. +49 5033 96390<br />

info@sensor-test.com<br />

31


Messtechnik<br />

Intuitives, hochpräzises Scanning Laser Doppler<br />

Vibrometer<br />

SENSOR+TEST, Halle 1, Stand 661<br />

OptoMET GmbH<br />

sales@optomet.de<br />

www.optomet.de<br />

Mit Scanning Laser Doppler Vibrometern lassen sich<br />

die vollständigen Oberflächenschwingungen des untersuchten<br />

Objektes messen und darstellen. Unter anderem<br />

können Schwingungs- und Eigenmoden identifiziert,<br />

analysiert und visualisiert sowie Ausbreitung<br />

von Oberflächenwellen erfasst, FE-Modelle validiert,<br />

komplexe Schwingungsprozesse charakterisiert und<br />

modale Parameter bestimmt werden.<br />

SWIR Scan-Serie<br />

Die Short-Wavelength-Infrared (SWIR) Scan-Serie<br />

von Optomet war nach eigenen Angaben das weltweit<br />

erste Scanning Laser Doppler Vibrometer, das die<br />

überlegene Signalqualität der SWIR Laservibrometrie<br />

mit dem informativen Wert von Bildgebungsmethoden<br />

kombinierte. Die große optische Apertur der Scan-Serie<br />

ermöglicht das Einsammeln von mehr reflektiertem<br />

Laserlicht. Gepaart mit der digitalen FPGA-basierten<br />

Signalverarbeitung garantiert dies die höchstmögliche<br />

Messempfindlichkeit des Laser Vibrometers und gehört<br />

damit zu den leistungsstärksten Geräten am Markt.<br />

Durch die Kombination der hohen Messempfindlichkeit<br />

des Scanning Vibrometers mit der überlegenen Signalqualität<br />

der SWIR-Lasertechnologie können Schwingungen<br />

von Oberflächen mit geringstem Reflexionsvermögen<br />

und bei größten Messabständen gemessen<br />

werden. Ganze Werkstücke werden automatisch<br />

vom Scanning Laser Vibrometer in einem Messvorgang<br />

geprüft, ohne dass die Objektoberfläche präpariert<br />

werden muss.<br />

Starke Benutzerführung<br />

Die Software OptoSCAN führt den Benutzer Schritt<br />

für Schritt nach dem Workflowprinzip durch den Messprozess<br />

und ermöglicht auch unerfahrenen Benutzern,<br />

in kürzester Zeit präzise Messdaten zu erhalten. Durch<br />

das phasenrichtige Zusammenfügen der abgetasteten,<br />

punktweisen Messdaten lassen sich aussagekräftige<br />

Darstellungen von Schwingungen und Wellen auf dem<br />

Testobjekt gewinnen. Hierfür steht eine große Anzahl<br />

von Darstellungen im Zeit- und Frequenzbereich für<br />

alle relevanten Auswertungen zur Verfügung. ◄<br />

Mehrkanalige Echtzeit-Analysatoren für Schall- und Vibrationsmessungen<br />

Mit der Apollo_light- Serie bietet<br />

Sinus mehrkanalige Vibro-Akustik-Messsysteme<br />

in den Abmessungen<br />

einer externen USB-Festplatte<br />

an. Der optional erhältliche<br />

Apollo_light_Carrier ermöglicht die<br />

Konfiguration individueller, modularer,<br />

portabler Messsystemaufbauten<br />

mit einer hohen Anzahl<br />

von Messkanälen mittels Apollo_<br />

light-Analysatoren. Die Analysatoren<br />

sind in mehreren Versionen<br />

mit unterschiedlicher Kanalzahl<br />

verfügbar. Es können bis zu zehn<br />

Analysatoren zu einem Messsystem<br />

zusammengefasst werden. Durch<br />

die hohen Abtastraten der Apollo_<br />

light-Messgeräte sind die Analysatoren<br />

besonders für die Schall- und<br />

Schwingungsmessung mit vielen<br />

Messkanälen geeignet.<br />

Anwendungsbereiche:<br />

• Mehrkanalige Datenerfassung<br />

• Forschung und Entwicklung<br />

• Qualitätssicherung<br />

• Schallleistungsmessung<br />

• Schwingungsmessung<br />

• Frequenzanalyse (Terzanalyse,<br />

FFT-Analyse, FRF Übertragungsfunktion)<br />

• digitale Ordnungsanalyse<br />

• Modalanalyse<br />

• SINUS Messtechnik GmbH<br />

www.sinus-leipzig.de<br />

32 Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022


Bahnbrechendes Spektrometer<br />

Messtechnik<br />

Das Smithsonian Institute entwickelt ein bahnbrechendes Spektrometer für die Erforschung interstellarer<br />

Materie. Eine Digitizer-Karte von Spectrum Instrumentation ist Kernstück des stark verbesserten Mikrowellen-<br />

Spektrometers.<br />

Ein großer Schritt voran: Das neu entwickelte Mikrowellen-Spektrometer am<br />

Harvard Smithsonian Center for Astrophysics<br />

Die Mikrowellen-Spektroskopie ist<br />

eine sehr leistungsstarke Methode<br />

zur Erforschung molekularer Strukturen.<br />

Diese Spektrometer arbeiten<br />

bei sehr niedrigen Temperaturen<br />

nahe dem absoluten Nullpunkt<br />

(1 bis 5 Kelvin). Bisher konnten<br />

Unter suchungen entweder mit<br />

hoher Empfindlichkeit über eine sehr<br />

schmale Bandbreite oder in einem<br />

breiten Frequenzspektrum mit reduzierter<br />

Empfindlichkeit stattfinden.<br />

Forscher des Harvard Smithsonian<br />

Center for Astrophysics haben jetzt<br />

ein Molekularspektrometer entwickelt,<br />

das mit hoher Auflösung und<br />

gleichzeitig hoher Empfindlichkeit<br />

arbeiten kann und zudem Probendaten<br />

wesentlich schneller erfasst.<br />

Kernstück des neuen Geräts ist eine<br />

extrem schnelle PCIe-Digitizerkarte<br />

von Spectrum Instrumentation.<br />

Noch höhere Abtastraten<br />

Brandon Carroll, ein Doktorand<br />

des Forscherteams, erklärt: „Das<br />

neue Design zur Kühlung der Probenkammer<br />

ermöglicht uns eine viel<br />

höhere Abtastrate als bisher und<br />

dies über eine große Bandbreite.<br />

Wir brauchten daher eine Möglichkeit,<br />

enorme Datenmengen schnell<br />

und über eine große Bandbreite zu<br />

erfassen. Einige Forscherkollegen<br />

von der University of California in<br />

Davis empfahlen uns die Digitizer-<br />

Karten von Spectrum Instrumentation.<br />

Wir wählten eine M4i.2230-x8<br />

PCIe-Karte mit einer Bandbreite<br />

von bis zu 1,5 GHz und der Fähigkeit,<br />

extrem schnell zu mitteln. Wir<br />

haben uns auch Karten anderer Hersteller<br />

angesehen, aber sie waren<br />

teurer oder erfüllten unsere Spezifikationen<br />

nicht so gut wie dieser<br />

Digitizer von Spectrum. Außerdem<br />

war es wirklich einfach, die Spectrum-Karte<br />

in unsere Software zu<br />

integrieren, um den Datenerfassungsprozess<br />

vollständig zu automatisieren<br />

- im Gegensatz zu den<br />

anderen Karten, die wir in Betracht<br />

gezogen hatten.“<br />

Form und Struktur von<br />

Molekülen<br />

Mikrowellen-Spektroskopie wird<br />

verwendet, um die Form und Struktur<br />

von Molekülen zu erkennen. Das<br />

liefert eindeutige Informationen über<br />

Veränderungen, die bei chemischen<br />

Reaktionen auftreten. „Bis wir dieses<br />

Spektrometer gebaut hatten,<br />

waren sehr komplexe Instrumente<br />

erforderlich, um mithilfe der Mikrowellen-Spektroskopie<br />

chemische<br />

Reaktionen zu untersuchen“, fügt<br />

Brandon hinzu. „Jetzt sind wir in<br />

der Lage, den dynamischen Vorgang<br />

einer chemischen Reaktion<br />

in vielen Zwischenschritten detailliert<br />

zu untersuchen, um zu erkennen,<br />

wie es tatsächlich abläuft. Die<br />

Prozesse, die Chemie und Physik<br />

dominieren, verändern sich, wenn<br />

die Temperatur dem absoluten Nullpunkt<br />

angenähert wird. Da in vielen<br />

Teilen des Weltalls solche niedrigen<br />

Temperaturen herrschen, war<br />

diese Forschung bei uns am Smithsonian<br />

Astrophysical Observatory<br />

dringend notwendig.“<br />

Tiefe Einblicke<br />

Das neue Spektrometer wird Einblicke<br />

in die Chemie der interstellaren<br />

Materie geben, also den Stoffen<br />

im Raum zwischen Planeten und<br />

Sternen. Aus diesem Material entstehen<br />

neue Sonnensysteme, daher<br />

hat es einen tiefgreifenden Einfluss<br />

auf die Entstehung von Planeten und<br />

sogar auf den Ursprung des Lebens.<br />

Abschließend erläutert Brandon:<br />

„Die Erkenntnisse, die wir mit diesem<br />

neuen Spektrometer gewinnen,<br />

werden uns ein viel besseres Verständnis<br />

der interstellaren Chemie<br />

vermitteln. Wir stellen jetzt schon<br />

fest, dass die Analyse komplexer<br />

Gemische bei ultrakalten Temperaturen<br />

eine aufregende neue Forschung<br />

für uns ist.“ ◄<br />

Die Digitizer-Karte M4i.2230-x8 von Spectrum Instrumentation erfasst<br />

analoge Signale mit 5 Gigasamples pro Sekunde<br />

Spectrum Instrumentation GmbH,<br />

Germany<br />

info@spec.de<br />

www.spectrum-instrumentation.com<br />

Zwei aktuelle Veröffentlichungen zum neuen Mikrowellen-Spektrometer unter:<br />

https://arxiv.org/pdf/1902.05852<br />

https://pubs.rsc.org/en/content/getauthorversionpdf/c8cp02055h<br />

Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022<br />

33


Messtechnik<br />

Neue Schallleistungs-Hemisphäre für<br />

Messungen nach ISO 3744 und ISO 3745<br />

Stetige Richtlinien-Verschärfung<br />

bzgl. Pflicht angaben zum Schallleistungspegel<br />

als genormte Vergleichsgröße<br />

für Schallemissionen zwingt<br />

Hersteller weltweit zu gesetzeskonformen<br />

Messungen. Von steigender<br />

Marktrelevanz sind deshalb<br />

Schallleistungsmessungen zur<br />

Einhaltung gesetzlicher Vorgaben<br />

sowie die kundenorientierte Modifikation<br />

von Produkt-Schallemissionen<br />

(Product Sound Design). Wesentlich<br />

sind dabei sog. Hüllflächen-<br />

Verfahren, die u. a. mittels Schallleistungshemisphären/SLH<br />

Messungen<br />

an unter einer Kuppel platzierten<br />

Messobjekten ermöglichen.<br />

Die von einer Lärmquelle abgestrahlte<br />

Schallleistung wird durch<br />

Messung an definierten, statistisch<br />

gleichmäßig verteilten Messpunkten<br />

auf einer die Quelle einschließenden<br />

kuppelförmigen Messfläche<br />

erfasst. Die Mikrofon- bzw. Sensor-<br />

Positionierung muss dabei präzise<br />

gemäß Schallleistungsnormen erfolgen.<br />

Dieser Herausforderung folgte<br />

die Entwicklung einer neuen Hemisphären-Generation/SLH.<br />

Die innovativen SLH setzen neue<br />

Maßstäbe bzgl. Transport-, Montage,<br />

Statik, Effizienz und Präzision<br />

der Messungen. Neu sind spezielle<br />

Montage- und schallfeldoptimierte,<br />

lasergeschnittene Leichtmetall-<br />

Schienen mit hochfesten horizontalen<br />

und vertikalen Verbindungselementen<br />

sowie frei justierbaren<br />

Sensor-Universalaufhängungen.<br />

Die SLH sind in zwei unterschiedlichen<br />

Größen zum Aufbau halbkugelförmiger<br />

Mikrofonanordnungen<br />

mit Radien von einem oder zwei<br />

Metern für jeweils bis zu 20 Mikrofonpositionen<br />

erhältlich. Je nach<br />

Messaufgabe können die Schallleistungs-Hemisphären<br />

mit Standard-Messmikrofonen,<br />

besonders<br />

rauscharmen Messmikrofonen oder<br />

Messmikrofonen für raue Umgebungen<br />

geliefert werden.<br />

SENSOR+TEST, Halle 1, Stand 600<br />

• Microtech Gefell GmbH<br />

info@microtechgefell.de<br />

www.microtechgefell.de<br />

Kapazitive Druckmessumformer für<br />

industrielle Anwendungen<br />

Der robuste und kompakte Drucksensor,<br />

Modell AXD von Setra<br />

Systems, bietet hervorragende<br />

Genauig keits- und Stabilitätswerte<br />

und kann mit unterschiedlichen<br />

Druck- und Versorgungsanschlüssen,<br />

passend für unterschiedliche<br />

Umgebungsbedingungen, konfiguriert<br />

werden. Eine patentierte Überdrucksicherheit<br />

erlaubt Druckspitzen<br />

bis zum 10-fachen des spezifizierten<br />

Messbereichs.<br />

Der vielfältige Einsatzbereich<br />

des AXD mit Gehäuseschutzklasse<br />

IP67 umfasst in der Variante AXDH,<br />

durch medienberührende Teile<br />

aus 316L-Edelstahl, auch Anwendungen<br />

mit Wasserstoff und anderen<br />

aggressiven Medien.<br />

Top Features<br />

• Hohe Genauigkeit: ± 0,25 % (vom<br />

Endwert)<br />

• Geringer Gesamtfehler durch<br />

digitale Signalkonditionierung<br />

• Große Messbereichsauswahl,<br />

hohe Überlastsicherheit<br />

• Lasergeschweißtes IP67-Gehäuse,<br />

ø 25,4 mm<br />

• Temperaturbeständig und langzeitstabil<br />

• PCB Synotech GmbH<br />

info@synotech.de<br />

www.synotech.de<br />

34 Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022


Messtechnik<br />

Neue Generation von<br />

Kalibriersystemen und<br />

Schwingungserregern<br />

Japanische Präzision seit 1935<br />

für Ihre<br />

Messlösungen<br />

Leistungs-<br />

analyse<br />

Erstmals wird auf einer Messe gezeigt, wie<br />

die neue Generation von Kalibriersystemen<br />

CS Q-LEAP neben der Kalibrierung von herkömmlichen<br />

analogen Sensoren nun auch die<br />

Kalibrierung rein digitaler Sensoren und Messgeräte<br />

beherrscht, die in der Industrie 4.0 vermehrt<br />

eingesetzt werden. Neben der Integration<br />

digitaler Hardwareschnittstellen mittels<br />

einer flexibel konfigurierbaren Interfacekarte,<br />

kommt hier auch der flexiblen Softwarearchitektur<br />

des CS Q-LEAP eine besondere Rolle zu,<br />

die eine einfache Einbindung verschiedenster<br />

Geräte durch kleine leicht programmierbare<br />

Soft waretreiber ermöglicht.<br />

Innovativer Ansatz zum<br />

Datenaustausch<br />

Einen innovativen Ansatz zum Datenaustausch<br />

zwischen Kalibriersystem und anderen Systemen<br />

zeigt die neue eCal Software. Einfach programmierbare<br />

Importfilter erlauben den Import von<br />

Kalibriedaten aus unterschiedlichen Kalibriersystemen,<br />

deren Visualisierung und letztendlichen<br />

Export in unterschiedliche Ausgabeformate<br />

wie PDF-Dateien für druckbare Kalibrierscheine<br />

oder digitale Austauschformate. Gezeigt<br />

wird eine erste Implementierung der Ausgabe<br />

des neuen digitalen Kalibrierzertifikates DCC,<br />

dessen Entwicklung maßgeblich von der PTB<br />

vorangetrieben wird, und das Spektra als ein<br />

Partner für die beispielhafte Umsetzung eines<br />

digitalen Kalibrierworkflows zwischen Auftraggeber<br />

und Kalibrierlabor begleitet.<br />

Einen innovativen Ansatz stellt auch die neue<br />

Familie von Schwingungserregern SE-20, SE-21,<br />

SE-29 für die Kalibrierung und Prüfung von<br />

Sensoren in Kalibrierlabor sowie Sensorentwicklung<br />

dar. Mit den Erregern wird der Spagat<br />

zwischen hohen maximalen Nutzlasten auf<br />

dem Schwingtisch einerseits und einem weiten<br />

Frequenzbereich von < 5 Hz bis 50 kHz andererseits<br />

bewältigt.<br />

Neuartiges Federsystem<br />

Ein neuartiges Federsystem zur Führung des<br />

Schwingtisches kann große Schwingwege für<br />

den tiefen Frequenzbereich und die Aufnahme<br />

von Nutzlasten bis in den Kilogrammbereich<br />

darstellen und ermöglicht trotzdem durch Entkopplung<br />

von Teilen des Federsystems eine<br />

sehr präzise Anregung ohne unerwünschte<br />

Querschwingungen hohen Frequenzbereich.<br />

Dabei kommen für den Schwingtisch spezielle<br />

Keramikmaterialien zum Einsatz, die aber bei<br />

Beschränkung auf den konventionellen Frequenzbereich<br />

auch durch günstigere Aluminium-/Stahl-Lösungen<br />

ersetzt werden können.<br />

Die gerade für den hochfrequenten Bereich der<br />

Anregung designten Erreger SE-21 und SE-29<br />

können speziell für Untersuchungen zur Vibrationsstörfestigkeit<br />

von neuer MEMS Sensoren<br />

eingesetzt werden, wie sie in der Entwicklung<br />

oder Qualitätssicherung durch geführt werden.<br />

SENSOR+TEST, Halle 1, Stand 509<br />

• SPEKTRA Schwingungstechnik und<br />

Akustik GmbH Dresden<br />

sales@spektra-dresden.de<br />

www.spektra-dresden.com<br />

Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022 35<br />

Profitieren Sie von<br />

35 Jahren Erfahrung:<br />

Hochpräzise<br />

Analysatoren und<br />

Sensorik aus einer<br />

Hand.<br />

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HIOKI EUROPE GmbH<br />

Helfmann-Park 2<br />

65760 Eschborn<br />

hioki@hioki.eu<br />

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35


Messtechnik<br />

Laser-Schwingungsmessung für den mobilen<br />

Einsatz mit Echtzeitdatenüberwachung<br />

Polytec<br />

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VibroGo ist die Laser-Schwingungsmesstechnik<br />

für unterwegs – von Forschung<br />

über Feldstudien bis hin zur Zustandsüberwachung<br />

von Maschinen und<br />

Anlagen. Nun sorgt ein neues Feature<br />

dafür, dass das erste tragbare Laservibrometer<br />

Messdaten direkt auf dem<br />

Gerät speichern und diese live und zur<br />

nachträglichen Analyse auf dem Display<br />

oder per Webbrowser anzeigen kann.<br />

VibroGo misst das reale Schwingverhalten,<br />

die Akustik und Dynamik angeregter<br />

Strukturen berührungsfrei und flexibel<br />

mit einer großen Frequenzbandbreite<br />

von DC bis 320 kHz. Mit Datenrecorder<br />

und on-board Datenansicht<br />

wird es zum komplett autarken Messsystem<br />

für unterwegs. Die herausragende<br />

Auflösung und die hohe Linearität<br />

über den gesamten Messbereich<br />

machen das mobile Präzisionsmessgerät<br />

aus. VibroGo ist ein leistungsfähiges<br />

Werkzeug für Forschung, Produktentwicklung<br />

und Qualitätssicherung und<br />

hilft dabei, Phänomenen der Dynamik<br />

und Akustik in Natur und Technik auf<br />

den Grund zu gehen.<br />

Ausrichten und losmessen<br />

Der Auto- und Remotefokus des<br />

VibroGo erleichtert das Einrichten der<br />

Messung. Der gewünschte Messbereich<br />

wird bequem per Touchscreen<br />

ausgewählt, um Schwinggeschwindigkeit,<br />

Schwingweg und Beschleunigung<br />

zu erfassen. Die integrierte<br />

Signalpegelanzeige sowie Hochpass-<br />

und Frequenzbandbreitenfilter<br />

sorgen für eine hohe Signalqualität.<br />

Dank ASE Adaptive Signal<br />

Enhancement (adaptive Signalverbesserung)<br />

misst VibroGo zuverlässig<br />

auf allen Oberflächen.<br />

Integrierter Speicher und<br />

on-board Datenanalyse<br />

Auch wenn die Verbindung zur<br />

Herausforderung wird, misst das<br />

VibroGo autark unterwegs und zeichnet<br />

mehrere Stunden an Schwingungsmessdaten<br />

auf, während<br />

sich die Ergebnisse direkt am Gerät<br />

überprüfen und Einstellungen ggf.<br />

sofort feinjustieren lassen. Dieser<br />

völlig autarke Modus stellt sicher,<br />

dass Forscher und Instandhalter<br />

stets mit validen und aussagekräftigen<br />

Daten zur weiteren Auswertung<br />

nach Hause kommen.<br />

Zuverlässig Akustik und<br />

Dynamik erforschen<br />

Das neue VibroGo ist ein zuverlässiges<br />

Präzisionsmessgerät für unterwegs<br />

oder für den Außeneinsatz in<br />

Industrie oder Forschung. Es misst<br />

Maschinenschwingungen selbst an<br />

schwer zugänglichen Stellen oder in<br />

Gefahrenbereichen durch Hochspannung,<br />

Temperatur oder Strahlung aus<br />

sicherem Abstand. Anwender steuern<br />

das Messgerät per Ethernet oder kabellos<br />

per WLAN bequem von überall fern,<br />

konfigurieren den Sensor und übertragen<br />

ihre Messdaten. ◄<br />

36 Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022


Die neue Ramanspektrometerserie ist für die<br />

Adaption von ultragekühlten Scientific-Kameras<br />

entwickelt und erlaubt damit Messungen mit langen<br />

Integrationszeiten für lichtschwache Ramananwendungen.<br />

Die Systeme sind für die Wellenlängen 532,<br />

633, 785, 830 und 1064 nm erhältlich und decken<br />

so alle relevanten Anregungswellenlängen für die<br />

Ramanspektroskopie ab. Der Kunde kann bei dieser<br />

Geräteserie aus zwei verschiedenen Versionen<br />

hinsichtlich Eingangsapertur wählen.<br />

Für maximale Empfindlichkeit<br />

Messtechnik<br />

Neues leistungsstarkes Ramanspektrometer<br />

SphereOptics GmbH<br />

info@sphereoptics.de<br />

www.sphereoptics.de<br />

Wasatch Photonics, Lieferant von SphereOptics, und<br />

Anbieter von Ramanspektrometern stellt pünktlich zur<br />

kommenden Lasermesse und Analytica ein neues, leistungsstarkes<br />

Ramanspektormeter vor.<br />

stehen hier Geräte mit einer Apertur von f/1,5 zur<br />

Verfügung. Ist dagegen die Auflösung für die geplante<br />

Anwendung wichtiger, so kann hier eine Apertur von<br />

f/2,0 gewählt werden. Die Ramanspektrometer verfügen<br />

wahlweise über einen SMA-Anschluss für<br />

lichtleitergekoppelte Ramansonden, oder über ein<br />

Cage-Interface System für die Freistrahleinkopplung.<br />

Ein interner optomechanischer Shutter erlaubt<br />

die automatische Messung des Dunkelspektrums.<br />

Neben den Standardgeräten sind auch hier spezielle<br />

OEM-Versionen für die Integration erhältlich.<br />

Die neue Geräteserie wird sowohl auf der Lasermesse<br />

im April in München, als auch auf der Analytica<br />

im Juni in München am Stand von Wasatch Photonics<br />

bzw. Sphere Optics präsentiert. ◄<br />

Multivariabler Messumformer für<br />

kleinste Massendurchflüsse<br />

Die neuen Kompakt-Venturis<br />

von systec Controls mit multivariablem<br />

Messumformer zur<br />

Massendurchflussberechnung<br />

sind insbesondere zur Messung<br />

komprimierter Gase wie Druckluft<br />

und zur Brennstoff-Luftregelung<br />

konzipiert. Die Modelle<br />

V16-8 mit Öffnungsdurchmesser<br />

14 x 8 x 14 mm, V16-6<br />

(14 x 6 x 14 mm) und V16-4<br />

(14 x 4 x 14 mm) erweitern den<br />

Messbereich der bisherigen<br />

Venturi-Baureihe nach unten.<br />

So lassen sich z. B. atmosphärische<br />

Erdgas/Luft-Messungen<br />

zur Regelung von Verbrennungsprozessen<br />

bereits ab 0,3 kg/h<br />

realisieren. Ein zweites Beispiel<br />

ist die Messung von Druckluft<br />

bei 8 bar bereits ab 1,5 kg/h.<br />

Alle Modelle sind mit einem Display<br />

zur Anzeige von Volumenstrom,<br />

Massenstrom, absoluter<br />

Temperatur und Druck ausgestattet.<br />

Die größte Einschraub-<br />

Venturi V40 deckt Messbereiche<br />

bis über 900 kg/h ab und hat ein<br />

Anschlussgewinde R1 1/2 Zoll.<br />

Für noch größere Leitungen<br />

und Messbereiche kommt die<br />

deltaflowC Einstecksonde zum<br />

Einsatz. Damit stehen Messsysteme<br />

bei praktisch unbegrenzten<br />

Nennweiten und Messbereichen<br />

zur Verfügung. Die<br />

deltaflowC Venturi misst nicht<br />

nur den Durchfluss, sondern<br />

auch den Prozessdruck und<br />

die Temperatur. Damit ist eine<br />

Druck- /Temperatur-Kompensation<br />

integriert. Die Sonde<br />

berechnet somit fortwährend<br />

den korrekten Massendurchfluss<br />

unterschiedlichster Gase.<br />

• systec Controls Mess- und<br />

Regeltechnik GmbH<br />

info@systec-controls.de<br />

www.systec-controls.de<br />

Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022<br />

37


Messtechnik<br />

Erweiterungsmodul für IEPE-Sensoren für<br />

Condition Monitoring und Predictive Maintenance<br />

Measurement Computing<br />

www.mccdaq.de<br />

Measurement Computing (MCC)<br />

erweitert seine Serie von DAQ HATs<br />

- professionelle Messtechnikmodule<br />

speziell für die Raspberry Pi Plattform<br />

– mit einem 2-Kanal-Board für<br />

die Erfassung von IEPE-<br />

Sensoren. MCC 172 ist<br />

ein 2-Kanal DAQ HAT für<br />

Schall- und Schwingungsmessungen<br />

mit IEPE-<br />

Sensoren wie Beschleunigungsaufnehmer<br />

und<br />

Mikrofone. Das fünfte<br />

Modul der Serie bietet zwei<br />

simultan erfasste analoge<br />

Eingänge mit 24 Bit Auflösung<br />

und Abtastraten bis<br />

51,2 kS/s pro Kanal. Piezoelektrische<br />

Sensoren nach<br />

dem IEPE-Standard können<br />

direkt angeschlossen<br />

werden, eine zusätzliche<br />

Signalkonditionierung ist<br />

nicht erforderlich.<br />

Das Modul erfasst<br />

aliasing frei dynamische<br />

Signale bis 23 kHz. Zur<br />

Erhöhung der Kanalzahl können bis<br />

zu acht DAQ HATs (Hardware Attached<br />

on Top) direkt auf die GPIO-<br />

Schnittstelle des Raspberry Pi<br />

gesteckt und bis zu einer Gesamtabtastrate<br />

von 307,2 kS/s synchronisiert<br />

werden. MCC bietet eine Reihe<br />

weiterer DAQ HATs, die den Raspberry<br />

Pi mit analogen und digitalen<br />

I/Os ausstatten und zu einer individuellen<br />

multifunktionalen Lösung<br />

werden lassen.<br />

Die DAQ HAT Serie ist speziell für<br />

Prüf- und Messaufgaben und den<br />

professionellen OEM/ODM-Einsatz<br />

entwickelt. Die DAQ HATs umfassen<br />

eine qualitativ hochwertige Software-<br />

Bibliothek, die Python und C/C++<br />

unterstützt und eine schnelle und<br />

einfache Entwicklung unter Linux<br />

ermöglicht. Die von MCC selbst<br />

entwickelte und gewartete Open<br />

Source Bibliothek ist mit einer kompletten<br />

Dokumentation und umfangreichen<br />

Beispielen ausgestattet.<br />

Wie alle Produkte von MCC durchlaufen<br />

die DAQ HATs eine umfangreiche<br />

Gerätevalidierung. Der Validierungsprozess<br />

umfasst auch die<br />

Beispielprogramme und die Installation<br />

auf den gängigsten Linux-Distributionen.<br />

◄<br />

Ethernet-Modul mit Optokoppler Ein-/Ausgängen und LCD-Anzeige<br />

Die Messcomp Datentechnik ergänzt ihr<br />

Angebot der bewährten EXDUL-Serie aus deutscher<br />

Entwicklung und Produktion mit einem<br />

Modul der 3. Generation. Das EXDUL-518E<br />

mit Ethernet-Anschluss und LCD-Anzeige<br />

verfügt über 11 digitale Eingänge und acht<br />

digitale Ausgänge mit galvanischer Trennung.<br />

Die Ausgänge können aufgrund der nachgeschalteten<br />

FET-Leistungsschalter jeweils einen<br />

maximalen Strom von 1 A pro Kanal schalten.<br />

Sechs der 11 Optokoppler-Eingänge können<br />

bei Bedarf auch als hardwareunterstützte<br />

32-Bit-Zähler eingänge programmiert werden.<br />

Über die integrierte Webpage kann das Modul<br />

benutzerfreundlich konfiguriert werden. Die programmierbare<br />

Logik des Moduls kann sowohl<br />

für autarke Aktionen an den Ausgängen, als<br />

auch für Meldungen an den PC genutzt werden.<br />

Hierdurch ist oft ein Polling der Eingänge<br />

nicht mehr nötig und sowohl der Datenverkehr<br />

als auch die Rechnerauslastung kann wesentlich<br />

verringert werden.<br />

Die programmierbare LCD-Anzeige ermöglicht<br />

die Darstellung von digitalen I/O-Statusinformationen<br />

oder programmierbaren anwenderspezifischen<br />

Daten. Optional ist das Modul<br />

auch ohne LCD-Anzeige erhältlich. Das kompakte<br />

Gehäuse erlaubt den Einsatz als mobiles<br />

Modul am Notebook sowie als Steuermodul<br />

im Steuerungs- und Maschinenbau mit unkomplizierter<br />

Montage auf DIN EN-Tragschienen.<br />

• Messcomp Datentechnik GmbH<br />

info@messcomp.com<br />

www.messcomp.com<br />

38 Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022


Sensoren<br />

Kapazitiver Silikonkraftsensor mit neuer<br />

Kontaktierungsmöglichkeit<br />

SENSOR+TEST, Halle 1, Stand 145/1<br />

Sateco AG<br />

sateco@satecogroup.com<br />

www.satecogroup.com<br />

Mit einem robusten Crimpkontakt<br />

verbessert die Sateco AG die Kontaktierungsmöglichkeit<br />

ihres innovativen<br />

Silikonkraftsensors SXTSC. Der<br />

Steckverbinder erhöht die Zuverlässigkeit<br />

des Sensors und vereinfacht<br />

seine Integration in kundenspezifische<br />

Systeme.<br />

Entgegen herkömmlichen metallischen<br />

Messaufnehmern besteht der<br />

Silikonkraftsensor SXTSC vollumfänglich<br />

aus weichem, elastischem Material.<br />

Diese außergewöhnliche Konstruktion<br />

ermöglicht Anwendungen<br />

in sicherheitskritischen Bereichen.<br />

Weil der Sensor keine hochleitenden<br />

Metalle enthält, welche Funken<br />

verursachen können, eignet er<br />

sich z. B. für Applikationen in explosionsgefährdeten<br />

Umgebungen.<br />

Aufgrund seiner niedrigen Weiterreißfähigkeit<br />

leistet das Silikonmaterial<br />

wenig mechanischen Widerstand.<br />

Das kann in der Fahrzeugtechnik<br />

z. B. bei der Verwendung im<br />

Lenkrad von Wichtigkeit sein, damit<br />

der Sensor das Auslösen eines Lenkradairbags<br />

nicht behindert.<br />

Kapazitives<br />

Funktionsprinzip<br />

Der Silikonkraftsensor SXTSC<br />

arbeitet nach dem kapazitiven Funktionsprinzip<br />

und kann sowohl Berührungs-<br />

als auch Druckkräfte kontinuierlich<br />

messen. Er besteht aus<br />

drei Lagen von leitfähigem Silikon,<br />

welche durch integrierte federnde<br />

Elemente voneinander getrennt<br />

sind. Wirkt eine externe Kraft auf<br />

den Sensor, werden die leitfähigen<br />

Lagen zueinander bewegt, wodurch<br />

die elektrische Kapazität des Sensors<br />

verändert wird. Die Änderung<br />

der Kapazität wird durch eine spezielle<br />

Elektronik ausgewertet und<br />

kann als Maß für die Kraft bzw.<br />

den Druck verwendet werden. Der<br />

Crimpkontakt stellt die elektrische<br />

sowie mechanische Verbindung<br />

zwischen dem Silikonkraftsensor<br />

und der Auswerteelektronik sicher.<br />

Direkte Montage in eine<br />

Oberfläche<br />

Der Sensor als Messzelle mit elektrischen<br />

Anschlüssen kann somit<br />

ohne großen Aufwand außerhalb<br />

einer Leiterplatte direkt in eine Oberfläche<br />

integriert werden. Das Elastomermaterial<br />

des Sensors erspart<br />

zusätzliche Elemente zur mechanischen<br />

Dämpfung, Vorspannung<br />

und Toleranzkompensation. Das<br />

vereinfacht die Konstruktion und<br />

reduziert die Herstell kosten. Sowohl<br />

Grundfläche als auch Dimension<br />

des Sensors können frei gestaltet<br />

werden. Dadurch kann er gekrümmten<br />

Oberflächen beliebig angepasst<br />

und nahtlos zwischen Trägermaterial<br />

und Oberfläche integriert werden.<br />

Das ermöglicht die ergonomische<br />

Gestaltung von Eingabegeräten,<br />

Robotern, Prothesen und<br />

Exoskeletten sowohl auf kleinen als<br />

auch großen Flächen.<br />

Muster der Sensoren inklusive<br />

Auswerteelektronik sind in einem<br />

Starter-Kit erhältlich und ermöglichen<br />

den raschen und unkomplizierten<br />

Start in die neue Technologie.<br />

◄<br />

Sensor mit hoher Zuverlässigkeit und Langzeitstabilität<br />

Die relative Feuchte in der Umgebungsluft zu<br />

erfassen ist in vielen Bereichen ein wichtiger<br />

Parameter. Um genau diese Daten zu erfassen<br />

bietet Telemeter Electronic zum Beispiel<br />

den Feuchtigkeitssensor HS1101LF an. Dieser<br />

Sensor zeichnet sich durch seine hohe<br />

Zuverlässigkeit und Langzeitstabilität aus.<br />

Darüber hinaus hat er eine flinke Reaktionszeit<br />

und einen niedrigen Temperaturkoeffizienten.<br />

Basierend auf dem Aufbau eines Kondensators<br />

ändert sich mit dem Feuchtegehalt<br />

die Permittivität des Dielektrikums und somit<br />

auch die Kapazität des Sensors. Dieser Effekt<br />

wird für die Bestimmung der relativen Luftfeuchte<br />

genutzt. Der Sensor eignet sich perfekt<br />

zur Implementierung in Schaltungen mit<br />

linearen Spannungs-/ oder Frequenzsignalen.<br />

Der Sensor misst die Relative Feuchtigkeit<br />

von 0 bis 100 % mit einer Auflösung von<br />

0,31 pF/%RHg. Zudem ist er einsetzbar in einem<br />

Temperaturbereich von -60 °C bis +140 °C,<br />

mit einer Langzeitstabilität von ±0,5 %RH/yr.<br />

• Telemeter Electronic GmbH<br />

info@telemeter.de<br />

www.telemeter.info<br />

Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022<br />

39


Sensoren<br />

Pyroelektrische Ein- und Mehrelementsensoren<br />

mit hoher Nachweisempfindlichkeit<br />

pyroelektrischen Keramiken (Bulk- oder Dünnschichtmaterialien).<br />

SENSOR+TEST, Halle 1, Stand 135<br />

DIAS Infrared GmbH<br />

info@dias-infrared.de<br />

www.dias-infrared.com<br />

Die pyroelektrischen Infrarot(IR)-Sensoren der<br />

Typenreihe PYROSENS von DIAS Infrared bewähren<br />

sich seit vielen Jahren in Geräten der Gasanalytik,<br />

Spektroskopie, Strahlungs- und Temperaturmesstechnik.<br />

Als pyroelektrisches Material wird Lithiumtantalat<br />

verwendet, das sehr hohe Signal/Rausch-<br />

Verhältnisse beziehungsweise spezifische Detektivitäten<br />

sowie eine ausgezeichnete Temperatur- und<br />

Langzeitstabilität der Sensoreigenschaften ermöglicht.<br />

Mit großen Werten der spezifischen Detektivität<br />

D* lassen sich hohe Nachweisempfindlichkeiten<br />

der IR-Messgeräte realisieren, also beispielsweise<br />

sehr geringe Gaskonzentrationen messen. D*-Werte<br />

von über 10 9 cmHz 1/2 W -1 werden von pyroelektrischen<br />

Sensoren der Typenreihe PYROSENS erreicht. Das<br />

ist weit mehr als mit IR-Sensoren auf der Basis von<br />

Besonders hohe D*-Werte<br />

Ein- und Mehrkanalsensoren PYROSENS beinhalten<br />

1 bis 4 Sensorelemente mit verschiedenen wählbaren<br />

Elementflächen und optionaler thermischer<br />

Kompensation. Besonders hohe D*-Werte werden mit<br />

sehr dünnen, ionenstrahlgeätzten Sensorelementen<br />

erreicht. Das spektrale Verhalten kann durch die Sensor-Filterfenster<br />

sowie unterschiedliche Absorber- und<br />

Schwarzschichten auf den Sensorelementen optimal<br />

an die Anwendung angepasst werden. Die Sensoren<br />

beinhalten die sensorelementnahe Elektronik, die den<br />

Spannungs- oder Strombetrieb ermöglicht.<br />

Verschiedene Größen<br />

Je nach Elementgröße und -Anzahl befinden sich<br />

die Sensoren in Hermetik-Metall-Rundgehäusen TO18,<br />

TO39 oder TO8 mit Kappendurchmessern von 4,7 mm,<br />

8,1 mm oder 14 mm. Für eine besonders platzsparende<br />

Sensormontage wurden jetzt erste Typen im SMD-<br />

Gehäuse (5,0 mm x 5,0 mm) entwickelt.<br />

NEP-Werte bis zu 0,08 nW<br />

Innerhalb der PYROSENS-Typenreihe sind auch<br />

pyroelektrische lineare Arrays mit 128, 256 oder<br />

510 Elementen (Elementmittenabstand 100 µm, 50 µm<br />

bzw. 25 µm) erhältlich. Mit ionenstrahlgeätzten dünnen<br />

Lithiumtantalat-Chips, die zwischen den einzelnen<br />

Sensorelementen thermisch isolierende Schlitze<br />

haben und mit zusätzlichen Absorberschichten versehen<br />

sind, werden NEP-Werte bis zu 0,08 nW erreicht.<br />

Diese jetzt verfügbaren sehr geringen Werte ermöglichen<br />

neue Lösungen für kompakte Spektroskopie-<br />

Baugruppen. ◄<br />

Mit Ultraschallsensoren um die Ecke messen<br />

Naturgemäß strahlen Ultraschallsensoren<br />

den Schall immer „nach vorne“ ab. Doch in<br />

vielen Anwendungen erschweren räumliche<br />

Gegebenheiten und Montagesituationen eine<br />

direkte Ausrichtung des Sensorgehäuses auf<br />

das zu überwachende Objekt. Die Umlenkung<br />

der Schallkeule mittels geeigneter Reflektorwinkel<br />

bietet eine praktikable Lösung.<br />

Beispielsweise können in vielen Behältnissen,<br />

deren Inneres überwacht werden soll,<br />

keine neuen Montageöffnungen für Ultraschallsensoren<br />

geschaffen werden. In solchen<br />

Fällen lassen sich die Sensoren einfach mittels<br />

Klemmblöcken parallel zur Behälterwand<br />

be festigen und der emittierte Schall mithilfe von<br />

90°-Winkeln durch eine bestehende Öffnung<br />

leiten. PiL Sensoren bietet bewährte Lösungen<br />

und umfassendes Montagezubehör für solche<br />

Anwendungen. Neben Ultraschallsensoren für<br />

jede Anforderung umfasst das PiL-Programm<br />

optimal abgestimmte 90°-Kunststoffreflektoren,<br />

Fokussieraufsätze und variable Metallreflektoren<br />

zur anwendungsspezifischen Schallwinkel-Ausrichtung.<br />

Für konkrete Anfragen können<br />

sich Interessenten an die Anwendungsberater<br />

von PiL wenden. Die Kontaktdaten finden sich<br />

unter www.pil.de/kontakt.<br />

Die Zuverlässigkeit von Messlösungen hängt<br />

nicht allein vom Einsatz robuster Sensortechnik<br />

ab, sondern von spezifischen Ausführungsmerkmalen<br />

der gewählten Sensormodelle, ihrer<br />

anwendungsspezifischen Konfiguration und einer<br />

korrekten Platzierung. Als Spezialist für industrielle<br />

Ultraschall-Sensortechnologie begleitet<br />

PiL deshalb seine Kunden mit seinem umfassendem<br />

Applikations-Know-how, eingehender<br />

Beratung und führt im Bedarfsfall auch passgenaue<br />

Modifikationen seiner Produkte durch.<br />

• PIL Sensoren GmbH<br />

www.pil.de<br />

40 Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022


Anzeige<br />

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MEMBRAPOR AG<br />

info@membrapor.de, www.membrapor.de


Sensoren<br />

Sensoren lernen das Denken<br />

Keyvisual des Projekts NeurOSmart © Fraunhofer ISIT<br />

Fraunhofer-Institut für<br />

Photonische Mikrosysteme IPMS<br />

www.ipms.fraunhofer.de/<br />

Im Fraunhofer-Leitprojekt NeurO-<br />

Smart forscht das Fraunhofer-Institut<br />

für Photonische Mikro systeme<br />

IPMS zusammen mit vier weiteren<br />

Instituten (ISIT, IMS, IWU, IAIS)<br />

unter Leitung des Fraunhofer ISIT<br />

gemeinsam an besonders energieeffizienten<br />

und intelligenten Sensoren<br />

für die nächste Generation<br />

autonomer Systeme. Dabei werden<br />

die Brücken zwischen Wahrnehmung<br />

und Informationsverarbeitung<br />

durch innovative Elektronik<br />

neu definiert.<br />

Intelligente Maschinen werden<br />

zunehmender Bestandteil unseres<br />

Alltages. Naheliegende Beispiele<br />

sind das autonome Fahren oder<br />

etwa moderne Roboter-Staubsauger<br />

im Haushalt. Doch auch dort,<br />

wo wir nicht direkt mit ihnen in den<br />

Kontakt kommen, sind selbstständig<br />

arbeitende Roboter zunehmend<br />

unerlässlich: Als flinke und unermüdliche<br />

Helfer in Logistikzentren<br />

oder als präzise und starke Partner<br />

in Fertigungsumgebungen.<br />

Umgebung wahrnehmen<br />

und reagieren<br />

Um in diesen Anwendungen autonom,<br />

also möglichst eigenständig<br />

ohne Überwachung durch Menschen,<br />

arbeiten zu können, sind diese<br />

Roboter mit Sensoren und Elektronik<br />

gespickt, die es ihnen ermöglichen,<br />

ihre Umgebung wahrzunehmen<br />

und auch unvorhergesehene<br />

Situationen eigenständig zu bewältigen.<br />

Je komplizierter das Aufgabengebiet,<br />

desto intelligenter und agiler<br />

muss die Maschine sein. Dies<br />

führt dazu, dass immer mehr und<br />

verschiedene Sensoren, etwa für<br />

die Abstandmessung, für die Bewegungserfassung<br />

oder die Druckbestimmung<br />

bei Berührungen, kombiniert<br />

werden und die Elektronik und<br />

Computertechnik für die Erfassung<br />

und Verarbeitung der Daten immer<br />

leistungsstärker sein muss.<br />

Allerdings geht dieser Trend zu<br />

mobilen Supercomputern mit einem<br />

erheblich steigenden Energieverbrauch<br />

einher. Besonders bei mobilen<br />

Systemen führt dies zu einer verkürzten<br />

Einsatzdauer oder Reichweite<br />

und stößt laut aktuellen Prognosen<br />

in den nächsten Jahrzehnten<br />

gar an die Grenzen der weltweiten<br />

Energieerzeugung.<br />

Neuromorpher In-Memory-<br />

Beschleuniger<br />

Um dieser Eskalation entgegenzuwirken,<br />

setzten die in NeurOSmart<br />

beteiligten Fraunhofer-Forscher auf<br />

einen neuromorphen In-Memory-<br />

Beschleuniger, der auf den jeweiligen<br />

Sensor maßgeschneidert wird.<br />

Als Vorbild für die zu entwickelnde<br />

Elektronik dient das menschliche<br />

Gehirn, denn dieses ist trotz seiner<br />

enormen Rechenleistung sehr<br />

energiesparend beim Treffen von<br />

Entscheidungen.<br />

„Diese Art der Datenverarbeitung,<br />

also des Denkens, wird durch eine<br />

neuartige analoge Computer-Speichertechnologie<br />

realisiert, die zudem<br />

in der Lage ist, Rechenoperationen<br />

durchzuführen, wenn Daten in dem<br />

System neu erfasst werden“, erläutert<br />

der ISIT-Wissenschaftler und<br />

Projektleiter Dr. Michael Mensing:<br />

„In der Praxis wird dies genutzt, um<br />

Objekte und ihr Verhalten exakt und<br />

in Echtzeit zu erkennen.“ Bisher sind<br />

für diese Funktionsweise mehrere<br />

getrennt entwickelte Komponenten<br />

in Computern und eine besonders<br />

energieaufwändige Kommunikation<br />

zwischen ihnen nötig.<br />

Unterstrichen werden die Vorteile<br />

des neuen Ansatzes durch die parallele<br />

Entwicklung besonders kleiner<br />

und effizienter Modelle für die<br />

Objekterkennung und -klassifizierung,<br />

die speziell auf den Sensor,<br />

die neuen Möglichkeiten der direkt<br />

integrierten Elektronik und ihre<br />

Anwendungen angepasst werden.<br />

Das Resultat ist eine schnelle Reaktionszeit,<br />

erhöhter Datenschutz und<br />

erhebliche Energieeinsparung gegenüber<br />

dem aktuellen Trend von<br />

praxisfernen oder cloudbasierten<br />

Lösungen, die bevorzugt auf immer<br />

größere, energieintensivere Modelle<br />

zurückgreifen.<br />

Erprobung in der Praxis<br />

In der Projektlaufzeit von vier Jahren<br />

mit einem Finanzvolumen von<br />

acht Millionen Euro soll dieser Ansatz<br />

42 Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022


Sensoren<br />

Roboter in der Fertigungsumgebung © Fraunhofer IPMS / Shutterstock<br />

erstmals mit einem komplexen bei<br />

Fraunhofer ent wickelten LiDAR-<br />

System kombiniert und in anwendungsnaher<br />

Umgebung erprobt werden.<br />

Dieses Sensorsystem ist ein<br />

entscheidender Bestandteil autonom<br />

arbeitender Systeme, da er<br />

seine Umgebung mithilfe detaillierter<br />

Abstandsinformationen auch<br />

bei schlechtem Wetter und über<br />

einen weiten Entfernungsbereich<br />

erkennt. Als erste Probe der neuartigen<br />

Sensoren werden sie in den<br />

nächsten Jahren in Robotersysteme<br />

integriert, die ihren menschlichen<br />

Kolleginnen und Kollegen in Fertigungsumgebungen<br />

unterstützen,<br />

beispielsweise durch das Bewegen<br />

von schweren Lasten oder Anreichen<br />

von Komponenten.<br />

HfO 2 -basierte Crossbars<br />

Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022<br />

RISC-V-Prozessorkern IP-Core EMSA5 © Fraunhofer IPMS<br />

Innerhalb des Projekts entwickelt<br />

das Fraunhofer IPMS den<br />

Schaltkreis des neuromorphen<br />

Beschleunigers. Den Kern des analogen<br />

Beschleunigers bilden dabei<br />

moderne HfO 2 -basierte Crossbars.<br />

Damit lassen sich die komplexen,<br />

oft iterativen digitalen Berechnungen<br />

von KI-Modellen (z. B. in CNNs),<br />

die sonst mit hohem Energieaufwand<br />

auf generalisierten Grafikkarten<br />

berechnet werden müssen, auf<br />

energieeffiziente Speicheroperationen<br />

im Schaltkreis abbilden. Für<br />

die interne Steuerung der Datenflüsse<br />

wird der RISC-V-Prozessorkern<br />

EMSA5 mit direkten Schnittstellen<br />

zur analogen Beschleunigerbaugruppe<br />

und übergeordneten<br />

Systemen sowie Fehlerschutzmechanismen<br />

implementiert. Die<br />

Erforschung einer softwareprogrammierbaren<br />

Systemarchitektur wird<br />

einen flexiblen Einsatz des Schaltkreises<br />

in einer Vielzahl von Anwendungsfällen<br />

ermöglichen.<br />

Weiterhin trainiert das Fraunhofer<br />

IPMS gemeinsam mit dem<br />

Fraunhofer IAIS den Schaltkreis<br />

des neuromorphen Beschleunigers.<br />

Dafür wird in einem ersten<br />

Schritt das neuronale Netz modell<br />

für die LiDAR-Datenauswertung<br />

erforscht. Ziel ist dabei die automatisierte<br />

Abbildung auf der verfügbaren<br />

Hardwaretopologie sowie<br />

deren Übertragung auf ein Schaltkreisdesign.<br />

Im System analysiert<br />

der Schaltkreis vorverarbeitete<br />

LiDAR-Daten. Dabei erfolgt die<br />

Kommunikation zwischen Vorverarbeitung<br />

(FPGA) und Beschleuniger-Schaltkreis<br />

über eine echtzeitfähige<br />

Highspeed-Ethernet-<br />

Schnittstelle.<br />

Abschließend ist das Fraunhofer<br />

IPMS gemeinsam mit dem Fraunhofer-<br />

Institut für Siliziumtechnologie ISIT an<br />

der Validierung der neuen Speicherzellen-Ansätze<br />

für zukünftige Beschleunigerumsetzungen<br />

beteiligt. ◄<br />

43


Sensoren<br />

Radiometrische und photometrische Sensoren für<br />

die industrielle Anwendung mit SPS-Schnittstelle<br />

nötigen mA-Bereich verstärkt werden.<br />

Dafür muss bei der Auslegung<br />

und Produktion des Detektors die<br />

gewünschte Verstärkerstufe gewählt<br />

werden (in Ausgangsstrom gegen<br />

Eingangsstrom, A/mA). Diese ist<br />

fix und kann im Nachhinein nicht<br />

umgestellt werden. Der einstufige<br />

Verstärker selbst ist kompakt und<br />

kann dadurch im Detektorgehäuse<br />

verbaut werden, was eine kleine und<br />

mitunter in der Anwendung vorteilhafte<br />

Bauform ermöglicht. Es gibt<br />

spezielle Detektorserien (Bild 1),<br />

die perfekt für eine SPS-Integration<br />

(Bild 2) geeignet sind.<br />

© ThisIsEngineering von Pexels<br />

Die Messung optischer Strahlung<br />

gewinnt auch in industriellen Serienfertigungen<br />

immer mehr an Bedeutung.<br />

Beispiele hierfür sind die Prüfung<br />

von Lichtquellen bzw. optischen<br />

Strahlungsquellen in Bezug auf verschiedene<br />

optische Messgrößen.<br />

Beispiele sind die QS-Kontrolle<br />

von Auto-Scheinwerfern, die Vermessung<br />

der optischen Leistung W<br />

von Laserlichtquellen (z. B. VCSELs)<br />

in Bezug auf Laserschutzvorgaben<br />

gemäß der IEC / EN 60825-1 oder<br />

auch das Sicherstellen von Mindestbestrahlungsstärken<br />

W/m² in<br />

der Produktion von UV-Strahlenhärtungslampen.<br />

Hier können sowohl photometrische<br />

Größen (Beleuchtungsstärke,<br />

Lichtstrom, Leuchtdichte) als<br />

auch radiometrische Mess größen<br />

(Bestrahlungsstärke, Strahlungsleistung,<br />

Strahldichte…) die interessanten<br />

Maßeinheiten sein. Um<br />

eine vollständige Automatisierung<br />

des gesamten Prozesses zu ermöglichen,<br />

müssen die Signale der Detektoren<br />

bzw. Messgeräte in den Steuerungsprozess<br />

rückgekoppelt wer-<br />

Autor:<br />

Sebastian Seuferling,<br />

Leiter Business Development<br />

Gigahertz Optik GmbH<br />

www.gigahertz-optik.com<br />

den. Diese kann dann vollautomatisiert<br />

prüfen, ob die Werte innerhalb<br />

der vorher definierten Grenzwerte<br />

liegen und das Bauteil somit den<br />

Spezifikationen entspricht.<br />

Häufig handelt es sich bei einer<br />

solchen Steuerung um eine speicherprogrammierbare<br />

Steuerung<br />

(SPS). Diese SPS bietet im industriellen<br />

Umfeld klassischerweise<br />

grundsätzliche zwei Arten der<br />

Signaleinspeisung bzw. Kopplung<br />

eines externen Sensors:<br />

Analog:<br />

Einspeisung über Life-Zero<br />

Signale, d. h. (4 - 20) mA Stromeingang<br />

oder (0 - 20) mA Stromeingang<br />

Digital:<br />

• Einspeisung der Messergebnisse<br />

über eine serielle Schnittstelle wie<br />

RS232 oder RS485<br />

• Einspeisung mittels High/Low<br />

TTL-Signal<br />

Beide Optionen bieten Vor- und<br />

Nachteile, auf die im Folgenden eingegangen<br />

wird.<br />

Analog: Detektor mit<br />

Life-Zero Signal bzw.<br />

Stromeingang<br />

Ein Sensor mit Life-Zero Signalausgang<br />

liefert dem SPS-System<br />

einen Stromausgang von<br />

(4 – 20) Milli ampere (mA), linear zum<br />

optischen Signal, welches auf den<br />

Sensor wirkt. In selteneren Fällen<br />

wird auch ein Stromausgang von<br />

(0 – 20) mA genutzt.<br />

Klassische Photodioden produzieren<br />

im linearen Fall nur einen Strom<br />

bis etwa 1 mA bei voller Aussteuerung,<br />

die aber nur selten bei normalen<br />

Beleuchtungssituationen erreicht<br />

wird. In Standardanwendungen wird<br />

sich das Diodensignal eher in der<br />

Größenordnung von Mikro- oder<br />

Nanoampere bewegen (µA oder nA).<br />

Daher muss dieses Signal noch mittels<br />

eines Stromverstärkers in den<br />

Vorteile:<br />

• Kompakter Detektor mit integriertem<br />

Stromverstärker<br />

• Verschiedene fixe Verstärkerstufen<br />

wählbar<br />

• Kabeldefekt wird sofort erkannt,<br />

da das minimale Signal einem<br />

Strom von 4 mA entspricht (für<br />

(4 - 20) mA Life-Zero Systeme)<br />

• Stromverbindung weniger anfällig<br />

gegen elektronmagnetische Störungen<br />

• Preisattraktive Lösung die mit Standard<br />

SPS Analog/Digitalschnittstellen<br />

kompatibel ist<br />

Nachteile:<br />

Bild 1: PLCD Serie - Detektorserie für SPS-Anwendungen<br />

• Limitierte Dynamik aufgrund nur<br />

einer Verstärkerstufe<br />

44 Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022


Sensoren<br />

Bild 2: Die PLCD Serie ist perfekt zur SPS Integration geeignet<br />

Bild 3: Vielseitiges Touchscreen-Optometer für die Messung von CW-,<br />

Einzelimpuls- und modulierter Strahlung in allen photometrischen und<br />

radiometrischen Anwendungen<br />

• Verstärkerstufe muss bereits bei<br />

Produktion festgelegt werden und<br />

ist dann fix<br />

• Komplexe Auswertung muss komplett<br />

in der SPS erfolgen<br />

• Kalibrierfaktor zur Umrechnung<br />

des Detektorsignals in die optische<br />

Messgröße muss in der SPS hinterlegt<br />

werden<br />

Digital: Messsystem mit<br />

digitaler Schnittstelle<br />

(RS232 bzw. RS485,<br />

Ethernet, etc.)<br />

Eine andere Möglichkeit ist die<br />

Kombination eines Verstärkers mit<br />

einem Handgerät/integrierbarem<br />

Gerät, das einen mehrstufigen<br />

Trans impedanzverstärker enthält<br />

(in der Lichtmesstechnik auch Optometer<br />

genannt). Das Gerät kann das<br />

Stromsignal der Diode bereits bei<br />

sehr niedrigen Strömen (< pA) bis<br />

in den mA Bereich messen, mittels<br />

verschiedener Verstärkerstufen<br />

eine große Dynamik abdecken und<br />

direkt das verrechnete Signal in einer<br />

optische Einheit (z. B. Bestrahlungsstärke)<br />

ausgeben, die dann angezeigt<br />

oder auch direkt weiterverarbeitet<br />

werden kann. Ein Optometer<br />

hat zudem auch eine eigene Prozessoreinheit,<br />

die direkt eine Umrechnung<br />

des Diodenstroms mittels des<br />

Kalibrierfaktors in die Messgröße<br />

oder auch Operationen wie eine<br />

Offsetmessung direkt vornehmen<br />

kann. D. h. es sind sehr vielfältige<br />

weitere Auswertungen und sogar<br />

kleine Programmabläufe möglich.<br />

Zwischen dem SPS-System und<br />

dem Optometer erfolgt die Kommunikation<br />

mittels einer einfach in<br />

die SPS zu integrierender serieller<br />

Schnittstelle wie beispielsweise<br />

RS232 oder RS485.<br />

Touchscreen-Optometer<br />

Ein Touchscreen-Optometer<br />

(Bild 3) ist sehr vielseitig und kann<br />

für die Messung von CW-, Einzelimpuls-<br />

und modulierter Strahlung<br />

in allen photometrischen und radiometrischen<br />

Anwendungen eingesetzt<br />

werden.<br />

Vorteile:<br />

• Optometer deckt durch den mehrstufige<br />

Transimpedanzverstärker<br />

eine sehr große Dynamik mit bis<br />

zu neun Größenordnungen ab<br />

• Exzellente Linearität<br />

• Ein Optometer kann bereits eine<br />

Vorverarbeitung der Signale übernehmen<br />

und die Ergebnisse zur<br />

SPS übermitteln<br />

• Geringerer Integrationsaufwand<br />

in die Steuerung<br />

Nachteile:<br />

• Detektor und Optometer benötigen<br />

mehr Raum als ein Detektor<br />

alleine<br />

• Etwas preisintensiver als reine<br />

Detektorlösung<br />

Für spektralradiometrische<br />

Messungen mit großen Datenmengen,<br />

welche beispielsweise im<br />

LED Binning benötigt werden, wird<br />

meist auf die schnelle digitale Ethernet-Schnittstelle<br />

zurückgegriffen.<br />

Diese erlaubt Datenübertragungsgeschwindigkeiten<br />

im 5 ms Bereich<br />

bei 2048 Datenpunkten (Pixel pro<br />

spektraler Verteilung). Diese Messsysteme<br />

kommunizieren die Daten<br />

jedoch oftmals nicht mit einer SPS,<br />

sondern werden von dieser nur getriggert<br />

und die eigentliche Messauswertung<br />

erfolgt an geeigneten<br />

Industrie-PCs.<br />

Digital: TTL I/O<br />

Mikrokontroller<br />

Eine andere Lösung für einen digitalen<br />

Input ist die Ausgabe eines<br />

High oder Low-Signals (TTL). Das<br />

bedeutet, das Messgerät gleicht beispielsweise<br />

den Messwert bereits<br />

intern mit einem hinterlegten Grenzwert<br />

ab und gibt dann, entsprechend<br />

der definierten Weiterverarbeitung,<br />

ein TTL Signal aus, das von der<br />

SPS weiterverarbeitet werden kann.<br />

Diese Lösung erlaubt eine sehr<br />

schnelle Datenverarbeitung, da nur<br />

der Wert des Spannungssignals (0 V<br />

oder 5 V) interpretiert werden muss.<br />

Eine weitere Auswertung der Daten<br />

oder auch ein genaueres Bestimmen<br />

der Messwerte sind damit allerdings<br />

nicht möglich.<br />

Detektorkalibrierung,<br />

Rückführbarkeit, ISO 17025<br />

Ein sehr wichtiges Thema, dem<br />

gerne zu wenig Beachtung geschenkt<br />

wird, ist die radiometrische oder photometrische<br />

Kalibrierung der Detektoren.<br />

Sowohl der Life-Zero-Ansatz<br />

als auch die Datenübermittelung<br />

mittels einer seriellen Schnittstelle<br />

Bild 4: PLCD-Detektor<br />

benötigen grundsätzlich eine Kalibrierung<br />

des Detektors. Eine Kalibrierung<br />

bedeutet die Bestimmung<br />

des Kalibrierfaktors um den gelieferten<br />

Photostrom des Sensors auf<br />

die zu messende Einheit zu beziehen<br />

(z. B. W oder W/m²). D. h. dieser<br />

ermittelte Kalibrierfaktor stellt den<br />

Zusammenhang zwischen der lichtmesstechnischen<br />

Größe sowie dem<br />

von der Diode produzierten Strom<br />

dar. Er ist unverzichtbar, wenn ein<br />

Detektor in absoluten, d.h. radiometrischen<br />

oder photometrischen<br />

Größen messen soll.<br />

Für eine korrekte Ermittlung dieses<br />

Kalibrierfaktors mit einer geringen<br />

Kalibrierunsicherheit sind hohe<br />

Präzision und Zuverlässigkeit sowie<br />

das Stichwort Akkreditierung wichtige<br />

Parameter. Ein entsprechender<br />

Standard, der die Abläufe sowie<br />

das Vorgehen in einem Kalibrierlabor<br />

exakt beschreibt, ist die ISO<br />

17025 Standardisierung. Ein Detektor,<br />

der im Umfeld hochqualitativer<br />

industrieller Prozesse genutzt werden<br />

soll, sollte immer in einem ISO<br />

17025 akkreditierten Kalibrierlabor<br />

kalibriert worden sein um den Qualitätsstandards<br />

zu genügen. ◄<br />

Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022<br />

45


Sensoren<br />

Offen für alles<br />

Mehr Potenziale durch IO-Link-Logikmodule<br />

Die ersten IO-Link-Logikmodule eröffnen vielfältige neue Potenziale bei der flexiblen digitalen Signalvorverarbeitung von Sensoren<br />

Autoren:<br />

Martinus Menne<br />

Freier Journalist aus Drolshagen<br />

Christian Fiebach,<br />

Geschäftsführer<br />

ipf electronic gmbh<br />

www.ipf.de<br />

Die Transformation der Industrie<br />

und mit ihr die wachsende Digitalisierung<br />

auf Produktionsebene trägt<br />

maßgeblich zur Wertschöpfung von<br />

Unternehmen bei. Mit der Entwicklung<br />

von IO-Link-Logikmodulen<br />

wurde nun eine entscheidende Tür<br />

in Richtung echter Multifunktionalität<br />

bei der digitalen Signalvorverarbeitung<br />

von Sensoren geöffnet.<br />

In vielen Industriebereichen wird<br />

der Anspruch an die Fertigungsqualität<br />

zusehends höher. Ein Grund<br />

hierfür ist in der Regel die zunehmende<br />

Komplexität der zu fertigenden<br />

Produkte und Lösungen. Sie<br />

setzt wiederum eine hohe Prozesssicherheit<br />

mit stets reproduzierbaren<br />

Produktionsabläufen voraus. Sensoren<br />

sind daher essentielle Komponenten<br />

u. a. in automatisierten<br />

Prozessen zur Überwachung von<br />

Werkzeugen, Handlingsystemen<br />

und Spannvorrichtungen oder um<br />

z. B. die korrekte Positionierung<br />

von Werk stücken sicherzustellen.<br />

Wann sind Logikmodule<br />

sinnvoll?<br />

Die Abfrage einer Vielzahl an<br />

Sensoren über eine SPS führt zu<br />

längeren Zykluszeiten und erhöht<br />

den Bedarf an Eingängen sowie<br />

Signalleitungen. Logikmodule sind<br />

daher oftmals die beste Alternative<br />

zur logischen UND- bzw. ODER-<br />

Verknüpfung von digitalen Sensorsignalen<br />

direkt vor Ort. Die potenziellen<br />

Einsatzfelder sind entsprechend<br />

vielfältig, z. B. wenn:<br />

• auf Steuerungsseite (SPS) nicht<br />

genügend Eingänge für eine große<br />

Anzahl an Sensorik zur Ver fügung<br />

stehen<br />

• ein Zugriff auf einen SPS-Programmcode<br />

nur begrenzt oder<br />

gar nicht möglich ist<br />

• im Sinne der Gewährleistung<br />

eine einfache und stets reversible<br />

Lösung gesucht wird, ohne<br />

direkt auf einen SPS-Programmcode<br />

zugreifen zu müssen<br />

• das Fachpersonal für die Programmierung<br />

einer SPS fehlt<br />

Erste Lösung vor mehr als<br />

20 Jahren<br />

Wie so oft, war es die konkrete<br />

Anfrage eines Kunden nach einer<br />

Lösung, die bei ipf electronic 1998<br />

die Entwicklung der ersten Logikmodule<br />

anstieß, mit denen sich die<br />

logisch verknüpften Schaltsignale<br />

mehrerer Sensoren mit einem einzigen<br />

Endsignal an eine Steuerung<br />

übertragen ließ. Das VL250100 für<br />

UND-Verknüpfungen und VL250120<br />

für ODER-Verknüpfungen sind nach<br />

wie vor erhältlich und bestehen aus<br />

einem Hutschienengehäuse mit<br />

Schraubklemmen für den Anschluss<br />

von bis zu vier Sensoren. Auch an<br />

eine flexible Erweiterung der Logikmodule<br />

wurde seinerzeit gedacht.<br />

Daher integrieren die Geräte einen<br />

zusätzlichen Eingang, über den sich<br />

die Module aneinanderreihen lassen,<br />

um mehr als vier Sensorsignale<br />

miteinander verknüpfen zu können.<br />

Pionierleistung: Die kaskadierbaren<br />

Logikmodule der Reihe VL25 für die<br />

Hutschienenmontage wurden 1998<br />

entwickelt und sind nach wie vor im<br />

Portfolio<br />

46 Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022


Sensoren<br />

Aufgaben nicht mehrere Sensoren<br />

eines Typs, jedoch mit unterschiedlichen<br />

Funktionalitäten, vorgehalten<br />

werden müssen. Zweifelsohne<br />

bietet eine flexible Geräteparametrierung<br />

via IO-Link auch Potenziale<br />

für die Weiterentwicklung von<br />

Logikmodulen.<br />

Die ersten vollelektronischen Zweifach-Logikmodule decken sowohl sensor- als auch steuerungsseitig alle gängigen<br />

Anschlussvarianten ab<br />

Ausnahmslos „saubere“<br />

Signale<br />

Im Gegensatz zu konventionellen<br />

Lösungen, werden bei den Logikmodulen<br />

von ipf electronic die Ausgänge<br />

der hieran angeschlossenen<br />

Sensoren nicht über eine interne<br />

Verdrahtung, sondern über eine<br />

integrierte Elektronik mittels Logikgatter<br />

miteinander verknüpft. Die<br />

Sensoren beeinflussen sich somit<br />

unabhängig von der Wahl der jeweiligen<br />

Logik nicht gegenseitig. Ein<br />

un sicheres Schaltverhalten, wie<br />

es bei hartverdrahteten Modulen<br />

mitunter auftritt, ist ausgeschlossen.<br />

Stattdessen stehen an einer<br />

SPS ausnahmslos derart „saubere“<br />

Signale an, als ob nur ein Sensor<br />

angeschlossen wäre.<br />

Vollelektronische Zweifach-<br />

Logikmodule<br />

Eine entscheidende Eigenschaft,<br />

die 2020 u. a. zur Entwicklung des<br />

ersten vollelektronischen Zweifach-<br />

Logikmoduls für UND-Verknüpfungen<br />

führte, knapp ein Jahr später gefolgt<br />

von einer kompletten Gerätereihe für<br />

UND- bzw. ODER-Verknüpfungen,<br />

die alle gängigen sensor- als auch<br />

steuerungsseitigen Anschlussvarianten<br />

(M8, M12) abdeckt.<br />

So wird bei den Modulen für<br />

UND-Verknüpfungen der Schaltausgang<br />

erst dann aktiv, wenn<br />

die Schaltausgänge beider angeschlossenen<br />

Sensoren gleichzeitig<br />

eingeschaltet sind. In konventionellen<br />

Reihenschaltungen liefert<br />

indes der Schaltausgang des<br />

ersten Sensors intern die Betriebsspannung<br />

für den zweiten Sensor,<br />

dessen Ausgang dann als<br />

Schaltausgang für den Verteiler<br />

fungiert. Wie bereits erwähnt,<br />

kann das je nach Spannungsabfall<br />

bzw. Anlaufstrom eines Sensors<br />

ein unsicheres Schaltverhalten<br />

zur Folge haben.<br />

Bei den vollelektronischen Zweifach-Logikmodulen<br />

für ODER-Verknüpfungen<br />

ist der Schaltausausgang<br />

eines Moduls stets dann aktiv,<br />

wenn mindestens einer der beiden<br />

am Modul angeschlossenen Sensoren<br />

eingeschaltet ist, ganz gleich<br />

welches Gerät gerade schaltet. Das<br />

Ergebnis ist auch hier eine gleichsam<br />

einfache wie sichere Verknüpfung<br />

von zwei Sensorsignalen mit<br />

einer ODER-Logik.<br />

Durch die Kombination mit einem<br />

Logikverteiler können die Zweifach-<br />

Logikmodule zudem die Anzahl an<br />

verknüpften Sensoreingängen verdoppeln.<br />

Erste Lösungen mit IO-Link-<br />

Schnittstelle<br />

Die IO-Link-Technologie hat vor<br />

allem im Bereich der Sensorik<br />

große Fortschritte gebracht, denn<br />

die digitale Schnittstelle erweitert<br />

durch eine flexible Parametrierung<br />

den Funktionsumfang der Geräte,<br />

wodurch sie an sehr unterschiedliche<br />

Aufgaben angepasst werden<br />

können. IO-Link-Sensoren ver einen<br />

daher sehr flexibel einsetzbare<br />

Lösungen in zumeist zu den Vorgängern<br />

baugleichen Geräten. Das<br />

reduziert die Variantenvielfalt und<br />

minimiert letztlich auch die Lagerhaltung,<br />

weil jetzt für verschiedene<br />

Material-, Zeit- und<br />

Kosteneinsparungen<br />

Werden mit einem herkömmlichen<br />

8-fach Logikmodul nur vier<br />

Sensoren UND-verknüpft, benötigen<br />

die freibleibenden Sensoreingänge<br />

einen Simulationsstecker zur<br />

Beschaltung, damit das Modul bzw.<br />

die gewählte Logik funktioniert. Bei<br />

den neuen Logikverteilern können<br />

die freien Steckplätze hingegen<br />

ohne Simulationsstecker über die<br />

IO-Link-Schnittstelle unabhängig<br />

voneinander deaktiviert werden.<br />

Auch der Verdrahtungsaufwand<br />

wird deutlich geringer, ergo Material,<br />

Zeit und Kosten eingespart.<br />

Unterschiedliche Aufgaben -<br />

eine Lösung<br />

Die Eingänge von IO-Link-Logikverteilern<br />

lassen sich völlig unabhängig<br />

voneinander verknüpfen, bei<br />

Bei den VL61 lässt sich jeder freie Sensoreingang über die IO-Link-<br />

Schnittstelle unabhängig voneinander deaktivieren. Simulationsstecker für<br />

die freien Sensoreingänge, wie auf dem rechten Logikmodul, sind nun nicht<br />

mehr erforderlich<br />

Die Eingänge der IO-Link-Logikmodule können völlig unabhängig<br />

voneinander verknüpft werden, bei gänzlich freier Wahl der hierfür<br />

gewünschten Logiken. Das Bild zeigt ein 8-fach-Logikmodul mit UND-<br />

Verknüpfung am Ausgang 1 für die Eingänge 1 bis 4 sowie eine ODER-<br />

Verknüpfung für die Eingänge 5 bis 8 (links) sowie das gleiche Modul mit<br />

UND-Verknüpfung am Ausgang 2 für die Eingänge 5 bis 8 und eine ODER-<br />

Verknüpfung für die Eingänge 1 bis 4 (rechts)<br />

Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022<br />

47


Sensoren<br />

Durch Bildung virtueller Gruppen ersetzt ein einziges IO-Link-Logikmodul<br />

mehrere konventionelle Logikmodule. So können z. B. die Sensoreingänge<br />

1 bis 4 mit einer UND-Verknüpfung in einer virtuellen Gruppe<br />

zusammengefasst werden und die übrigen Steckplätze (Eingang 5 bis 8) in<br />

einer zweiten virtuellen Gruppe eine ODER-Verknüpfung erhalten<br />

freier Wahl der hierfür gewünschten<br />

Logiken. So könnte bei einem<br />

8-fach-Logikmodul bspw. entweder<br />

am Ausgang 1 eine UND-Verknüpfung<br />

für die Ports 1 bis 4 oder aber<br />

am Ausgang 2 eine UND-Verknüpfung<br />

für die Ports 5 bis 8 realisiert<br />

werden, während die freibleibenden<br />

Eingänge (entweder die Ports 5 bis<br />

8 oder 1 bis 4) dann eine ODER-<br />

Verknüpfung erhalten. Ein einziges<br />

Logikmodul ist somit erstmals für<br />

sehr viele unterschiedliche Aufgaben<br />

einsetzbar.<br />

Noch mehr Flexibilität durch<br />

virtuelle Gruppen<br />

Die Einrichtung virtueller Gruppen<br />

ist eine weitere interessante Funktion<br />

der Neuheiten, denn hierdurch<br />

kann ein einziges IO-Link-Logikmodul<br />

mehrere herkömmliche Module<br />

ersetzen. So lassen sich bestimmte<br />

Sensoreingänge (z. B. Port 1 bis 4)<br />

mit einer UND-Verknüpfung in einer<br />

virtuellen Gruppe zusammenfassen,<br />

während in einer zweiten virtuellen<br />

Gruppe die übrigen Eingänge (z. B.<br />

Port 5 bis 8) eine ODER-Verknüpfung<br />

erhalten. Die jeweiligen Ausgänge<br />

dieser Gruppen führen auf<br />

eine weitere gemeinsame und ebenfalls<br />

frei wählbare Logik. Weil ein<br />

IO-Link-Logikmodul immer die Einrichtung<br />

von zwei virtuellen Gruppen<br />

und einer gemeinsamen Logik<br />

je Ausgang erlaubt, ist der Anwender<br />

hier ebenfalls flexibel in der<br />

Wahl der Eingänge und gewünschten<br />

Logiken. Sämtliche Kombinationen<br />

sind hierbei denkbar, und das<br />

unabhängig von der Anzahl der verknüpften<br />

Sensoren.<br />

Für die Realisierung derartiger<br />

Kombinationen waren bislang bis<br />

zu drei herkömmliche Logikverteiler<br />

erforderlich: jeweils ein Modul<br />

für die UND- sowie ODER-Verknüpfung<br />

der Sensoren sowie ein weiteres<br />

Logikmodul für die Umsetzung<br />

der gemeinsamen Logik. In der Praxis<br />

bedeutet der Einsatz der neuen<br />

Lösungen u. a.: weniger Platzbedarf<br />

für die IO-Link-Module am Ort der<br />

Montage (ein Gerät ersetzt bis zu<br />

drei Module) und überdies keinerlei<br />

Verdrahtungsaufwand.<br />

Neuer Parameter:<br />

Zusätzliche Abfrage eines<br />

Signalwechsels<br />

Ergänzend zu den multifunktionalen<br />

Einsatzmöglichkeiten bietet<br />

ipf electronic mit den IO-Link-<br />

Logikmodulen einen neuen, optional<br />

einstellbaren Parameter „UND_<br />

SW“. Hierbei handelt es sich um<br />

eine spezielle UND-Verknüpfung,<br />

die zusätzlich auf jedem Sensoreingang<br />

einen Signalwechsel abfragt.<br />

Jeder der verknüpften Eingänge<br />

muss daher einmal abgeschaltet<br />

haben (auf „Low“ gehen), bevor der<br />

entsprechende Ausgang des Logikmoduls<br />

wieder aktiv wird. Mit derartigen<br />

Optionen lassen sich etwa<br />

Fehlsignale der Sensoren, die z. B.<br />

durch verklemmte Bauteile verursacht<br />

werden können, zuverlässig<br />

vermeiden. Zuvor war für die<br />

Erkennung solcher Fehlsignale eine<br />

zusätzliche ODER-Abfrage der Sensoren<br />

erforderlich. Jeder Sensorausgang<br />

musste dazu für die getrennte<br />

Abfrage ent weder gleichzeitig auf<br />

zwei separate Module oder spezielle<br />

Logikverteiler aufgelegt werden.<br />

Der doppelte Anschluss bedeutete<br />

nicht nur viel Aufwand bei der Verdrahtung,<br />

sondern auch noch die<br />

Belegung von gleich zwei Eingängen<br />

für einen Sensoranschluss.<br />

Weitere Funktion in IO-Link-<br />

Topologien<br />

Alternativ zu dem bisher vorgestellten<br />

Einsatzspektrum, ist der<br />

Einsatz der neuen Module auch als<br />

IO-Link-Hub denkbar. In einer IO-<br />

Link-Topologie kann an einem IO-<br />

Link-Master immer nur ein IO-Link-<br />

Device pro Eingang angeschlossen<br />

werden. Ein IO-Link-Hub fasst indes<br />

die Signale mehrerer Geräte mit oder<br />

ohne IO-Link-Schnittstelle zusammen<br />

und fungiert somit als Verteilerinsel,<br />

die nur einen Eingang des<br />

IO-Link-Masters belegt.<br />

Einfache Identifikation und<br />

Austausch<br />

Die von IO-Link-Sensoren<br />

bekannten Vorteile hinsichtlich einer<br />

effizienteren Instandhaltung sind<br />

auch bei den IO-Link-Logikmodulen<br />

verfügbar. So wird z. B. die Identifikation<br />

eines Gerätes durch die Aktivierung<br />

von LEDs an den Ausgängen<br />

der Module via IO-Link insbesondere<br />

in komplexeren Applikationen<br />

erleichtert. IO-Link-Master mit<br />

Softwarestandard V1.1x ermitteln<br />

zudem die Identität eines IO-Link-<br />

Logik moduls direkt. Da hierbei die<br />

bereits auf dem Modul hinterlegten<br />

Parameter automatisch auf das Austauschgerät<br />

übertragen werden, ist<br />

der Einbau eines falschen Logikmoduls<br />

ausgeschlossen. ◄<br />

Der Vergleich zwischen den Funktionen der Logikmodule vom Typ VL60 mit einem IO-Link-Logikmodul VL61<br />

verdeutlicht die Vielseitigkeit der Neuentwicklungen<br />

48 Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022


Sensoren<br />

Die Intelligenz digitaler Sensoren sitzt am<br />

besten im Anschlussstecker<br />

wird über das geräteseitige Sensormenü oder<br />

eine kostenlose Konfigurationssoftware vorgenommen.<br />

Vorteile der neuen Technologie sind<br />

neben der Anbindung unterschiedlichster Sensoren<br />

die digitale Signalübertragung, beliebige<br />

Kabel längen und austauschbare Sensoren ohne<br />

Verlust von Kalibrierdaten. Zudem können individuelle<br />

Parameter wie Skalierung, Dämpfung, Mittelwertbildung,<br />

Messrate oder längere Kommentare<br />

im Anschlussstecker gespeichert werden.<br />

Jeder Stecker bietet Platz für 10 Mess- und<br />

Rechenkanäle. Die Darstellungsbereiche im<br />

Gerät können auf 200.000 Digits erweitert werden.<br />

Die Sensoren sind beliebig tauschbar und<br />

erweitern die Anwendungsmöglichkeiten der<br />

Messgeräte um ein Vielfaches.<br />

Um Sensoren beliebiger Hersteller zu digitalisieren<br />

und an flexible Datenlogger anzuschließen,<br />

hat Ahlborn eine Messtechnik entwickelt,<br />

die sich auf den Anschlussstecker konzentriert.<br />

Durch Verwendung leistungsfähiger Mikroprozessoren<br />

werden autarke, digitale Fühler geschaffen,<br />

die selbst wie ein Messgerät funktionieren.<br />

Die Konfiguration ist denkbar einfach und<br />

SENSOR+TEST, Halle 1, Stand 517<br />

• AHLBORN Mess- und Regelungstechnik<br />

GmbH<br />

www.ahlborn.com<br />

Beck Sensortechnik GmbH – Drucküberwachung nach Maß<br />

Im Jahre 1955 fing die Erfolgsgeschichte<br />

der Beck Sensortechnik GmbH<br />

an. Mit einem Wasserstandsanzeiger<br />

für Haushaltswaschmaschinen legte<br />

Walter Beck den Grundstein für das<br />

heutige Unternehmen. Zunächst entwickelte<br />

sich Beck zu einem der weltweit<br />

führenden Hersteller von Druckschaltern<br />

für Haushaltsgroßgeräte. In<br />

den 1970er Jahren erschloss Beck neue<br />

Absatzmärkte und erweiterte seine<br />

Kundenbasis um eine Vielzahl von<br />

industriellen Anwendungsbe reichen.<br />

Mitte der 1980er Jahre wurde das<br />

Sortiment um Differenzdruckwächter<br />

für Gasheizgeräte erweitert, um Ende<br />

der 1980er Jahre den Absatzmarkt der<br />

Gebäudeautomatisierung mit einstellbaren<br />

Differenzdruckwächtern für die<br />

Überwachung von Filtern und Gebläsen<br />

zu erschließen.<br />

Im Zuge der Elektrifizierung und in<br />

den letzten Jahren zunehmend auch<br />

der Digitalisierung haben wir seit den<br />

2000er Jahren unser Portfolio mit<br />

Druckmessumformern für die Ermittlung<br />

des Differenzdrucks in der Heizungs-,<br />

Lüftungs- und Klimatechnik<br />

(HLK) stetig ausgebaut.<br />

Neben diesem Markt verstehen wir<br />

uns mit vollem Einsatz weiterhin auch<br />

als Nischenanbieter von kundenspezifischen<br />

Druckwächtern und Druckmessumformern<br />

für Erstausrüster in<br />

den unterschiedlichsten Branchen –<br />

von der Überwachung von Abwasserpumpen<br />

bis hin zur Überwachung<br />

des Kühlsystems in dem weltgrößten<br />

Windrad zur Stromerzeugung.<br />

Wir als Beck Sensortechnik GmbH<br />

sprechen nicht nur über Nachhaltigkeit,<br />

wir leben Sie, und das seit diesem<br />

Jahr auch als CO²-neutral zertifiziertes<br />

Unternehmen.<br />

Sprechen Sie uns an – wir können<br />

mit Ihrem Druck sehr gut umgehen.<br />

Beck Sensortechnik GmbH • Ferdinand-Steinbeis-Str. 4 • D-71144 Steinenbronn<br />

Pf.: 1131, Pf.PLZ: 71140 • Tel.: 07157/5287-0, Fax: 07157/5287-83<br />

sales@beck-sensors.com, www.beck-sensors.com


Sensoren<br />

Analoge Sensoren für zuverlässige Messungen in rauer Umgebung<br />

Wegmessung am Kfz-Motor<br />

nicht in die Quere kommen. Geht<br />

dabei etwas schief, kann ein kapitaler<br />

und teurer Motorschaden die<br />

Folge sein.<br />

Starke Belastung - hohe<br />

Anforderungen<br />

Analoge Sensoren haben auch in<br />

unserer heutigen Zeit nicht ausgedient.<br />

Es gibt viele Einsatzbereiche,<br />

in denen sie ihren digitalen Kollegen<br />

überlegen sind. Ihre einfache<br />

Handhabbarkeit und das lückenlose<br />

Erfassen aller Werte innerhalb ihres<br />

Messbereiches sind ein großer Vorteil.<br />

Außerdem können sie als sehr<br />

robuste Ausführungen hergestellt<br />

werden. Auch die Signalübertragung<br />

ist sehr störsicher. Deshalb sind sie<br />

eine ideale Lösung, wenn zuverlässige,<br />

besonders robuste und langlebige<br />

Sensoren benötigt werden.<br />

Der streng symmetrische Aufbau<br />

der Spulenhälften sorgt für eine sehr<br />

gute Linearität, hohe Reproduzierbarkeit,<br />

Hysteresefreiheit und Temperaturstabilität.<br />

Elektronische Temperaturkompensation<br />

und Lineari-<br />

Autor:<br />

Bernd Jödden,<br />

Geschäftsführender Gesellschafter<br />

a.b.jödden gmbh<br />

www.abjoedden.de<br />

sierung ist bei diesen Systemen<br />

nicht erforderlich.<br />

Einsatzbeispiel Kfz-<br />

Verbrennungsmotoren<br />

Ein Einsatzbeispiel ist die Messtechnik<br />

an Kfz-Verbrennungsmotoren,<br />

die die Spannung der<br />

Steuer kette messen.<br />

Der Kettentrieb von Verbrennungsmotoren<br />

hat die Aufgabe, die Drehbewegung<br />

der Kurbelwelle auf die<br />

Nockenwellen zu übertragen. Damit<br />

wird sichergestellt, dass die Ventile<br />

zuverlässig und exakt zum richtigen<br />

Zeitpunkt öffnen und schließen. Als<br />

Übertragungsmedium wird eine<br />

Kette verwendet, die sogenannte<br />

„Steuerkette“. Steuerketten werden<br />

schon seit gut 100 Jahren im<br />

Motorenbau eingesetzt. Sie können<br />

hohe Kräfte übertragen und<br />

sind deshalb besonders bei starken<br />

Motoren beliebt. Zudem haben sie<br />

eine lange Laufzeit und können verhältnismäßig<br />

große Distanzen überbrücken,<br />

bezogen auf die Strecke,<br />

die die Kette bei den zahlreichen<br />

Umdrehungen zurücklegt. Arbeiten<br />

alle beteiligten Bauteile fehlerfrei,<br />

halten Steuerketten viele 100.000<br />

Kilometer lang.<br />

Die Steuerkette stimmt alle Abläufe<br />

aufeinander ab. Sie verbindet die<br />

Kurbel welle, die den Kolbenhub steuert,<br />

mit den Nockenwellen, die fürs<br />

Öffnen und Schließen der Ventile<br />

zuständig sind. So sorgt sie dafür,<br />

dass sie sich im richtigen Verhältnis<br />

zueinander drehen, und stellt<br />

sicher, dass sie sich bei ihrer Arbeit<br />

Weil ein Verbrennungsmotor mit<br />

hohen Drehzahlen arbeitet, muss<br />

die Kette geführt und gespannt werden.<br />

Sogenannte Gleitschienen halten<br />

die Kette in der Bahn. Spannschienen<br />

üben Druck auf die Kette<br />

aus und sorgen dafür, dass sie straff<br />

auf den Zahnrädern sitzt. Diese lineare<br />

Bewegung der Schienen – bis<br />

zu 20 mm - werden mit den induktiven<br />

Wegaufnehmern gemessen.<br />

Die Kontaktpunkte werden über das<br />

Motoröl geschmiert, deshalb muss<br />

der Sensor sehr gut geschützt werden.<br />

Das Paket aus Führungselementen<br />

sorgt dafür, dass sich die<br />

Steuerkette in den vorgesehenen<br />

Bereichen bewegt und nicht anfängt<br />

zu flattern.<br />

In der vorherrschenden Atmosphäre<br />

müssen die Sensoren gegen<br />

Pansch- und Spritzöl, unterschiedlichen<br />

Kurbelgehäusedrücken und<br />

Temperaturen zwischen +20 °C und<br />

+135 °C funktionieren.<br />

Selbst ein langfristiger Betrieb<br />

bei 130 °C hat sehr gute Ergebnisse<br />

ergeben.<br />

Kontinuierliche<br />

Spannungsmessung<br />

Die Spannung muss während des<br />

gesamten Motorbetriebes kontinu-<br />

50 Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022


Sensoren<br />

ierlich gemessen und überprüft werden.<br />

Verändert sich die Spannung,<br />

d. h. die Kette ist zu locker oder zu<br />

straff, wird die Funktion des Motors<br />

ungünstig beeinflusst. Liegen die<br />

Werte außerhalb des Toleranzbereiches,<br />

kann es zu Schäden am<br />

Motor kommen bis zum Totalschaden.<br />

Die Sensoren werden nicht in<br />

Serien fahrzeugen eingesetzt, sondern<br />

in der Erprobungsphase. Während<br />

der Erprobung werden die<br />

Wege kontinuierlich gemessen und<br />

aufgezeichnet.<br />

Funktion induktiver Wegund<br />

Winkelaufnehmer<br />

Die Technik dieser Sensoren<br />

basiert auf dem Prinzip der Differentialdrossel.<br />

Innerhalb eines Spulenkörpers<br />

wird ein NiFe-Kern axial<br />

bewegt. Die jeweilige Position des<br />

Kerns bewirkt eine entsprechende<br />

Induktivitätsverteilung in den beiden<br />

Spulenhälften, die durch eine<br />

externe oder integrierte Elektronik<br />

in ein wegproportionales, analoges<br />

Signal umgewandelt wird.<br />

Einfach und zuverlässig<br />

Diese einfache Art der absoluten<br />

Wegerfassung ermöglicht einen<br />

robusten, zuverlässigen Aufbau des<br />

Sensorelementes. Der Einbau in<br />

ein Edelstahl- oder NiFe-Gehäuse<br />

mit anschließendem Komplettverguss<br />

ergibt einen analogen Sensor<br />

der im Temperaturbereich zwischen<br />

-40 °C und +125 °C eingesetzt<br />

werden kann, der problemlos<br />

die Schutzart IP68 (unter tauchen<br />

bis zu 50 m) erreicht und bis 250 g<br />

schock- und vibrationsfest ist.<br />

Diese verschleißfrei arbeitende<br />

Messmethode ist für Wege bis<br />

360 mm einsetzbar.<br />

Die Auswerteelektronik<br />

versorgt die Sensoren mit einer<br />

hochkonstanten Wechselspannung.<br />

Das Messsignal wird phasenrichtig<br />

demoduliert, verstärkt<br />

und als normiertes Ausgangssignal<br />

0(4) – 20 mA, 0 – 10 VDC oder<br />

±10 VDC zur Weiterverarbeitung<br />

ausgegeben. Die Elektronik kann<br />

je nach Anwendungsfall als 1- oder<br />

2-kanalige Version in verschiedenen<br />

Gehäusen oder im Sensor integriert,<br />

ausgeführt werden. Die verwendete<br />

Wechselspannung zur Versorgung<br />

der induktiven Sensoren mit einer<br />

Frequenz von 10 kHz ermöglicht<br />

die Erfassung hoch dynamischer<br />

Messvorgänge. Die standardmäßig<br />

eingestellte Grenzfrequenz beträgt<br />

800 Hz und kann auf Kundenwunsch<br />

auf 4 kHz erhöht werden.<br />

Verschleißarm und<br />

wartungsfrei<br />

Die verschleißarme und wartungsfreie<br />

Ausführung der Sensoren<br />

bedeutet eine zuverlässige<br />

Funktion mit langer Lebensdauer.<br />

Die erforderlichen Betriebsspannungen<br />

sind variabel und können<br />

den Anwendungen angepasst werden,<br />

z. B. 11 – 17 VDC bei Einsatz<br />

in Kraftfahrzeugen. Der streng symmetrische<br />

Aufbau der Spulenhälften<br />

sorgt für eine sehr gute Linearität,<br />

hohe Reproduzierbarkeit,<br />

Hysteresefreiheit und Temperaturstabilität.<br />

Elektronische Temperaturkompensation<br />

und Linearisierung<br />

sind bei diesen Systemen<br />

nicht erforderlich.<br />

Fazit<br />

Dem Anwender stehen mit diesen<br />

Sensoren sehr robuste, einfach zu<br />

handhabende, absolut messende<br />

Systeme zur Verfügung. Auch die<br />

vom Anwender durchzuführende<br />

Verdrahtung der Sensoren in der<br />

bewährten 2- oder 3-Leitertechnik ist<br />

einfach und zuverlässig. Jeder Sensor<br />

wird mit einer 2- oder 3-adrigen,<br />

abgeschirmten Leitung verbunden.<br />

Der niederohmige Abschlusswiderstand<br />

in der Empfangselektronik<br />

(SPS, IPC oder Anzeigegerät)<br />

gewährleistet die sehr störsichere<br />

Übertragung der analogen Signale.<br />

Typische Einsatzgebiete dieser<br />

Sensoren sind u. a. die Istwerterfassungen<br />

in geschlossen Regelkreisen.<br />

Mit dem verschleißfreien<br />

Messverfahren sind Regelungen<br />

hoch dynamischer Vorgänge problemlos<br />

möglich. ◄<br />

Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022<br />

51


Sensoren<br />

Smarte Neigungssensoren für mobile Maschinen<br />

IMU-Funktionalität und Sensordatenfusion bei den SMX.igs-e Neigungssensoren<br />

SMX.igs-e Neigungssensor jetzt noch smarter<br />

Die Automatisierungs- und Digitalisierungsexperten<br />

von Sensor-Technik<br />

Wiedemann GmbH (STW) machen<br />

ihre SMX.igs-e Neigungssensoren noch<br />

smarter. Sie verfügen nun über eine Inertial<br />

Measurement Unit-(IMU)-Funktionalität<br />

und ermöglichen künftig die Sensordatenfusion<br />

mittels Kalman-Filter.<br />

Sensoren sind längst keine reinen<br />

Datenerfassungsgeräte mehr. Eine<br />

Vorverarbeitung der erfassten Messgrößen<br />

wird immer gängiger, um die<br />

Datenflüsse auf der Maschine gering zu<br />

halten und die Zentralsteuerung zu entlasten.<br />

Um diesen Ansprüchen gerecht<br />

zu werden, hat STW den Funktionsumfang<br />

seiner Neigungs- und Gyrosensorfamilie<br />

SMX.igs-e erweitert. Typische<br />

Anwendungsfälle sind etwa die Positionsbestimmung<br />

eines Baggerlöffels,<br />

die Nivellierung von Arbeitsmaschinen<br />

und Anbaugeräten oder die Gewährleistung<br />

der Stabilität von Fahrzeugen<br />

mit Auslegern.<br />

Inertial Measurement Unit<br />

Konfigurierbare<br />

Filteralgorithmen<br />

Zur Verbesserung der Messwertstabilität<br />

bei dynamischen Einflüssen<br />

stehen dem Anwender je nach Sensortyp<br />

verschiedene konfigurierbare Filteralgorithmen<br />

zur Verfügung. Der Nutzer<br />

kann aus verschiedenen Filterarten<br />

die für die jeweilige Anwendung optimalen<br />

Einstellungen und die bestmögliche<br />

Charakteristik auswählen. Neben den<br />

klassischen Tiefpassfiltern wie Butterworth<br />

und „kritisch gedämpft“ steht nun<br />

eine Sensorvariante zur Verfügung, bei<br />

der zusätzlich auch ein Kalman-Filter<br />

ausgewählt werden kann. Dieser führt<br />

die Daten der Beschleunigungen und<br />

Drehraten mittels Sensordatenfusion<br />

zusammen. Auf Basis dieser Informationen<br />

werden die Messwerte berechnet,<br />

deren weiterer Verlauf abgeschätzt und<br />

korrigiert. Der verwendete Kalman-Filter<br />

zeichnet sich durch seine hohe Dynamik<br />

und dennoch sehr gute Dämpfung<br />

der parasitären Beschleunigungen aus.<br />

Die Dämpfung ist vergleichbar mit dem<br />

klassischen Tiefpassfilter, die Signalverzögerung<br />

ist jedoch nahezu vernachlässigbar.<br />

Verzögerung von Tiefpassund<br />

Kalman-Filter im<br />

Vergleich<br />

Die erfassten Messwerte werden<br />

über ein CAN-, CANopen- oder<br />

SAE J1939-Interface an nachfolgende<br />

Steuerungen weitergegeben.<br />

Die aktuelle Version der Sensoren<br />

ermöglicht die freie Konfiguration<br />

des Messbereichs (±90° oder<br />

360°) als auch des Protokolls auf<br />

der Schnittstelle (CAN, CANopen<br />

oder SAE J1939). Dies bietet maximale<br />

Flexibilität im Design-In Prozess.<br />

Die Inbetriebnahme erfolgt<br />

über die STW Software-Toolchain<br />

openSYDE zudem maximal intuitiv.<br />

Vorkonfigurierte Projekte und Dashboards<br />

unterstützen eine zügige und<br />

komfortable Integration des Sensors<br />

in bestehende wie auch neuentwickelte<br />

Applikationen.<br />

STW-Sensorikbaukasten<br />

Der SMX.igs-e ist Teil des STW-<br />

Sensorikbaukastens für die Mobilhydraulik.<br />

Dieser bietet eine umfassende<br />

Produktpalette zur Erfassung<br />

physikalischer Größen wie Temperatur,<br />

Druck, Dehnung, Neigung und<br />

Winkelgeschwindigkeit. Die Messwerte<br />

dienen in mobilen Maschinen<br />

u. a. der Überwachung und Regelung<br />

des Antriebs, der Arbeitsfunktion<br />

oder des Energiemanagements<br />

und können zusätzlich mit Onboard-<br />

Software- und Cloudlösungen aus<br />

dem Hause STW im Internet, z. B.<br />

für vorausschauende Instandhaltungsmaßnahmen,<br />

zur Verfügung<br />

gestellt werden. Darüber hinaus<br />

zeichnen sich die STW Sensoren<br />

durch ihre besondere Belastbarkeit<br />

und Langlebigkeit aus. ◄<br />

Sensor-Technik Wiedemann<br />

GmbH<br />

info.stw@wiedemann-group.com<br />

www.stw-mm.com<br />

www.stw-mobile-machines.com<br />

Kunden steht künftig die Funktionalität<br />

einer Inertial Measurement Unit<br />

(IMU) zur Verfügung. Dabei werden<br />

die auftretenden Beschleunigungen<br />

und Drehraten in allen drei Raumachsen<br />

gemessen und ausgegeben. Auf<br />

Basis dieser Messwerte erfolgt die<br />

Berechnung und Ausgabe ein- bzw.<br />

zweidimensionaler Neigungswerte im<br />

Bereich 360° oder ±90°. Die bei allen<br />

mobilen Anwendungen und speziell bei<br />

mobilen Maschinen im robusten Einsatz<br />

auftretenden Störungen durch dynamische<br />

Einflüsse sowie durch parasitäre<br />

Beschleunigungen wie zum Beispiel<br />

Bewegungen, Stöße und Vibrationen<br />

beeinflussen die Messergebnisse.<br />

Vergleich der Verzögerung von Tiefpass- und Kalman-Filter<br />

52 Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022


Hall-basierte Positionssensoren überzeugen<br />

Marine Motorsteuerungen profitieren von ZF Hall-basierten Positionssensoren<br />

Sensoren<br />

Kontaktlos und<br />

verschleißfrei<br />

Die Sensoren sind komplett kontaktlos<br />

und haben eine nahezu unbegrenzte<br />

Lebensdauer, da kein Verschleiß<br />

durch Abrieb entsteht. Für<br />

die Positionsmessung wird der<br />

externe Magnet mit einem Abstand<br />

von wenigen Millimetern über dem<br />

Sensor angebracht. Kommt es zu<br />

einer Rotation des Magneten, so<br />

verändert sich das Magnetfeld, was<br />

wiederrum zu einer Änderung der<br />

Spannung in der Sensorelektronik<br />

führt. Jeder Spannungswert kann<br />

einem bestimmten Winkel zugeordnet<br />

werden.<br />

Verschiedene Winkelsensorvarianten<br />

ZF Group<br />

https://switches-sensors.zf.com/<br />

Hall-basierte Positionssensoren<br />

werden aufgrund ihres kontakt- und<br />

verschleißfreien Messverfahrens<br />

zunehmend in verschiedensten<br />

Anwendungsbereichen eingesetzt.<br />

Auch in der Marine werden diese<br />

Sensoren am Außenbordmotor für<br />

die Steuerung des Trimm-Pegels verwendet.<br />

Hierbei vertrauen Marine-<br />

Antriebshersteller auf die Hall-basierten<br />

Positionssensoren von ZF als<br />

zuverlässige und robuste Komponenten<br />

für ihr Gesamtsystem.<br />

Die Hall-basierten Positionssensoren<br />

von ZF haben sich für<br />

Marine-Anwendungen vor allem in<br />

der Neigungs- und Trimmmessung<br />

von Außenbordmotoren als verlässliche<br />

Sensorlösung erwiesen.<br />

Um die optimale Fahreigenschaft<br />

eines Schiffes je nach Geschwindigkeit<br />

zu gewährleisten, muss<br />

der Außenmotor eine bestimmte<br />

Neigung aufweisen. Hierbei werden<br />

sowohl Winkel- als auch lineare<br />

Positionssensoren mit einem<br />

dazugehörigen externen Magnetträger<br />

eingesetzt, um die aktuelle<br />

Neigung des Motors zu über wachen<br />

und neu auszurichten.<br />

Je nach Anforderung bietet ZF<br />

eine Auswahl an verschiedenen<br />

Winkelsensorvarianten mit zugehörigen<br />

externen Magneten zur<br />

Signalauslösung. Dabei unterscheiden<br />

sich diese hinsichtlich des Winkelbereichs<br />

(0 - 360°), der Signalredundanz<br />

(Nicht-, Semi- oder Vollredundant),<br />

der Anschlussschnittstelle<br />

(Kabel, Stecker), des Einsatztemperaturbereichs<br />

und des Formfaktors.<br />

Aufgrund langjähriger Erfahrungen<br />

und Know-how in der hallbasierten<br />

Sensortechnologie können<br />

auch kundenspezifische Lösungen<br />

designt werden. ◄<br />

Ringkraftsensoren für die Messung von Axialkräften<br />

Inelta erweitert sein Programm an kundenspezifisch<br />

konfektionierten Sensoren um Ringkraftaufnehmer<br />

für die Messung axial wirkender<br />

Kräfte an Schrauben, Wellen oder Achsen. Zu<br />

den typischen Anwendungen dieser Sensorbauform,<br />

die gleichsam als „messende Unterlegscheibe“<br />

eingesetzt wird, zählt die Ermittlung<br />

oder Überwachung von Vorspannkräften<br />

bei Verschraubungen. Die kompakten Modelle<br />

der neuen Serie verfügen über Außendurchmesser<br />

bis zu 60 mm und erfassen Druckkräfte<br />

bis 200 kN. Abhängig von der gewünschten<br />

Größe der Durchgangsbohrungen beträgt die<br />

Aufbauhöhe nur zwischen 8 mm und 11 mm.<br />

Eine weitere Innovation stellen Ausführungen<br />

mit integriertem Messverstärker dar. Mit dem<br />

Messprinzip der DMS-Vollbrücke, Verformungskörpern<br />

aus Edelstahl sowie einer Ebenheit<br />

der Auflagefläche von nur 0,05 mm gewährleisten<br />

die neuen Ringkraftaufnehmer sehr<br />

hohe Unempfindlichkeit gegen exzentrisch<br />

einwirkende Kräfte. Die Standardmodelle werden<br />

von Inelta in vergossener Ausführung und<br />

zusammen mit einem abgestimmten Messverstärker<br />

geliefert – bei Bedarf auch mit integrierter<br />

Anzeige in Newton-Skalierung. Aktuell<br />

befinden sich bei Inelta weitere Ringkraftaufnehmer-Versionen<br />

in der Entwicklung.<br />

Die Zuverlässigkeit einer Messlösung hängt<br />

nicht allein vom Einsatz robuster Sensortechnik<br />

ab, sondern auch von spezifischen Ausführungsmerkmalen<br />

der gewählten Sensormodelle,<br />

ihrer anwendungsspezifischen Konfiguration<br />

und einer korrekten Platzierung. Als Spezialist<br />

für industrielle Sensortechnologie unterstützt<br />

Inelta deshalb seine Kunden mit einem umfassendem<br />

Applikations-Know-how, eingehender<br />

Beratung und führt im Bedarfsfall auch passgenaue<br />

Modifikationen seiner Produkte durch.<br />

• Inelta Sensorsysteme GmbH & Co. KG<br />

www.inelta.de<br />

Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022<br />

53


Sensoren<br />

Detektion unbekannter Gase<br />

NevadaNano MPS Flammable<br />

relativen Empfindlichkeiten dieser<br />

Sensoren für verschiedene Gase.<br />

Ein einzelner „k-Faktor“, der einem<br />

bestimmten Gas entspricht, muss<br />

während der Systemeinrichtung<br />

manuell ausgewählt werden. Wenn<br />

der Sensor dann einem anderen als<br />

dem ausgewählten Gas ausgesetzt<br />

wird, können erhebliche Fehler in<br />

der angezeigten Konzentration auftreten<br />

können.<br />

SENSOR + TEST, Halle 1, Stand 464<br />

UNITRONIC GmbH<br />

info@unitronic.de<br />

www.unitronic.de<br />

Die Messung von Gasen in unterschiedlichen<br />

Anwendungsgebieten<br />

ist relevant für die Gefahreneinschätzung.<br />

Hierbei können bekannte<br />

Gase durch entsprechende Gassensoren<br />

detektiert werden. Problematisch<br />

wird hingegen die Detektion<br />

von unbekannten Gasen. Hier<br />

setzt der neue MPS Flammable<br />

Gassensor von NevadaNano an,<br />

in dem durch die patentierte Technologie<br />

Gase in Gewichtsklassen<br />

eingeordnet werden. Der Messwertaufnehmer<br />

des MPS-Sensors für<br />

brennbare Gase ist eine mikrogefertigte<br />

Membran mit einem eingebettetem<br />

Joule-Heizer und Widerstands-Thermometer.<br />

Der MEMS-<br />

Wandler ist auf einer Leiterplatte<br />

montiert und in einem robusten<br />

Gehäuse untergebracht, das zur<br />

Umgebungsluft hin offen ist. Das<br />

Vorhandensein eines entflammbaren<br />

Gases bewirkt Änderungen<br />

der thermo dynamischen Eigenschaften<br />

des Luft/Gas-Gemisches,<br />

die vom Messumformer gemessen<br />

werden. Die Sensordaten werden<br />

durch patentierte Algorithmen verarbeitet,<br />

um eine genaue Konzentration<br />

und Klassifizierung des brennbaren<br />

Gases zu gewährleisten. Ein<br />

Vorteil ist, dass auch unbekannte<br />

Kohlenwasserstoffe in die jeweilige<br />

Gasklasse nach Molekulargewicht<br />

eingeordnet werden können.<br />

k-Faktor<br />

Herkömmliche Sensortechnologien<br />

(z. B. catalytic bead oder NDIR) verwenden<br />

einen „k-Faktor“, um rohe<br />

Sensorsignale in Gaskonzentrationen<br />

in % LEL umzuwandeln. Diese<br />

„k-Faktoren“ basieren auf bekannten<br />

Echtzeit-Umrechnungsfaktor<br />

Der NevadaNano MPS Sensor<br />

wendet automatisch einen Echtzeit-<br />

Umrechnungsfaktor an (TrueLEL),<br />

unter Verwendung der zuletzt gemessenen<br />

thermischen Eigenschaften<br />

der Umgebungsluft/Gas und den<br />

Umgebungsbedingungen. Die angegebenen<br />

prozentualen LEL-Werte<br />

für die Masse, die eine Mischung<br />

von Gasen enthalten kann, erreicht<br />

die gleiche hohe Genauigkeit wie<br />

bei einzelnen Gasen.<br />

Die wichtigsten<br />

Eigenschaften im Überblick<br />

• Automatische Mehrgasgenauigkeit<br />

in Echtzeit<br />

• Äußerst giftresistent<br />

• Keine Kalibrierung erforderlich<br />

• 10+ Jahre Lebensdauer<br />

• Geringe Leistungsaufnahme<br />

durchschnittlich 29 mW<br />

• ATEX/IS-zertifiziert<br />

• Eingebauter Selbsttest für ausfallsicheren<br />

Betrieb ◄<br />

Hochpräzise Magnetsensoren für Anwendungen mit eingeschränktem Einbauraum<br />

Größen für lineare und rotierende Messaufgaben<br />

mit Auflösungen bis zu 20 Nanometern<br />

erhältlich und entweder im Gehäuse oder als<br />

PCB-Version verfügbar. Dank ihrer kompakten<br />

und leichten Bauweise eignen sie sich perfekt<br />

für medizinische und andere Roboteranwendungen,<br />

Automatisierung, Material Handling<br />

sowie Motoren und Antriebssysteme in<br />

der Automobilindustrie. Die bewährte berührungslose<br />

Messtechnik von Bogen umfasst<br />

auch komplette magnetische Messsysteme,<br />

die aus magnetischen Sensoren und linearen<br />

oder rotierenden magnetischen Maßstäben<br />

bestehen und selbst in rauen Industrieumgebungen<br />

hochgenaue Messergebnisse liefern.<br />

Bogen bietet ein umfassendes Sortiment<br />

an hochpräzisen Magnetsensoren für OEM-<br />

Anwendungen im Bereich der Bewegungssteuerung.<br />

Sie sind in verschiedenen Formen und<br />

• Bogen Magnetics GmbH<br />

www.bogen-magnetics.de


Leistungsstarke CMOS-Sensoren<br />

zum attraktiven Preis<br />

Sensoren<br />

Teledyne e2v stellt die nach eigenen Angaben branchenweit kleinsten 2MP- und<br />

1,5MP-CMOS-Sensoren mit rauscharmen Global-Shutter-Pixeln vor<br />

Die neuen Topaz-Sensoren sind ideal für mobile Anwendungen und bieten<br />

einen attraktiven Preis bei kompromissloser Leistung<br />

Teledyne e2v<br />

https://imaging.teledyne-e2v.com<br />

Teledyne e2v stellt die industriellen<br />

CMOS-Sensoren der Topaz-<br />

Serie mit 2 und 1,5 MP Auflösung<br />

vor. Diese neuen Sensoren im 1920<br />

x 1080- und 1920 x 800-Pixel-Format<br />

verwenden modernste rauscharme<br />

Global-Shutter-Pixel-Technologie,<br />

um leistungsstarke Lösungen<br />

anzubieten und kompakte mobile<br />

Designs für viele Anwendungen zu<br />

ermöglichen.<br />

Extrem klein<br />

Die Topaz-Sensoren sind in einem<br />

winzigen 4,45 mm breiten Chip Scale<br />

Package (CSP) untergebracht und<br />

verfügen über ein optisches Array-<br />

Zentrum, das genau mit dem mechanischen<br />

Zentrum des Gehäuses<br />

übereinstimmt, was ein schlankes<br />

Kameradesign ermöglicht. Dadurch<br />

eignen sie sich besonders für das<br />

Design von Miniatur-OEM-Barcode-<br />

Lesern, für mobile Terminals und<br />

Barcoder-Leser für Smartphones,<br />

IoT, kontaktlose Authentifizierungssysteme,<br />

tragbare Geräte, Drohnen<br />

und Robotik-Anwendungen. Ihr<br />

optisches 1/3“-Format wird durch<br />

kleine 2,5-µm-Global-Shutter-Pixel<br />

ermöglicht, die In-Pixel-CDS (Correlated<br />

Double Sampling) und fortschrittliche<br />

Dual-Lichtleiter nutzen,<br />

um einen guten Signal-Rauschabstand<br />

zu erzielen und so selbst bei<br />

schlechten Lichtverhältnissen ein<br />

geringes Übersprechen und gestochen<br />

scharfe Bilder zu ermöglichen.<br />

Gareth Powell, Marketing Manager<br />

für CMOS-Sensoren bei Teledyne<br />

e2v erklärt: „Moderne Logistik-, Einzelhandels-<br />

und Fertigungsanwendungen<br />

erfordern alle eine verbesserte<br />

Produktivität und einen höheren<br />

Durchsatz mit längeren Arbeitsbereichen.<br />

Vor diesem Hintergrund<br />

wurden die neuen Topaz-Sensoren<br />

entwickelt, die ein hervorragendes<br />

Preis-Leistungsverhältnis für den<br />

Einsatz in großen Stückzahlen bieten.<br />

Durch ihre kompakte Bauform<br />

sind sie ideal für den Einsatz in den<br />

kleinsten OEM-Barcode-Lesern der<br />

Welt und in extrem flachen mobilen<br />

Plattformen geeignet.”<br />

Wesentliche Merkmale<br />

• Fortschrittliche Global Shutter-<br />

Pixel mit 2,5 µm x 2,5 µm<br />

• Geringes Ausleserauschen im<br />

Bereich von 3,3 Elektronen<br />

• Hervorragender Signal-Rauschabstand<br />

bei schwachem Licht mit<br />

kurzen Belichtungszeiten<br />

• Extrem niedriges Dunkelsignal<br />

für außergewöhnlich gute Leistung<br />

bei hohen Temperaturen<br />

• Bildrate >100 Bilder pro Sekunde<br />

im 8-Bit-Ausgabemodus<br />

• 2 Lane-MIPI-Ausgänge (je 1,2<br />

Gpix/s) für eine nahtlose Verbindung<br />

mit CPU, ISP und anderen<br />

Anwendungsprozessoren<br />

• Fast Wake Up-Modus - Dekodierung<br />

innerhalb von 10 Millisekunden<br />

nach dem Einschalten und<br />

weitere nützliche Anwendungsfunktionen<br />

Muster und Evaluierungskits sind<br />

ab sofort erhältlich. ◄<br />

Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022 55


Sensoren<br />

Was ist dran an dem ganzen Wirbel um IO-Link?<br />

Sensorebene zu stellen, was dem<br />

Anwender eine Zustandsüberwachung<br />

auf jeder Ebene der Maschine<br />

ermöglicht.<br />

Am Beispiel der<br />

Spannmaschine<br />

IO-Link hat seit seiner ersten offiziellen<br />

Ankündigung auf der Hannover<br />

Messe im Jahr 2006 stark an<br />

Dynamik gewonnen. Nach Angaben<br />

der PROFIBUS Nutzerorganisation<br />

e.V. ist die Anzahl der im Feld eingesetzten<br />

IO-Link-Knoten in den<br />

Jahren 2019 und 2020 um 40 %<br />

gewachsen und hat die 20-Millionen-Knoten-Marke<br />

überschritten.<br />

Was macht diese Technologie so<br />

erfolgreich und warum bauen so<br />

viele Anwender ihre Anwendungen<br />

mit IO-Link-Knoten auf? Was sind<br />

die Vorteile und der Kundennutzen<br />

bei der Positionsmessung?<br />

Temposonics GmbH & Co. KG<br />

info.de@temposonics.com<br />

www.temposonics.com<br />

IO-Link kurz erklärt<br />

Wichtig zu wissen ist, dass<br />

IO-Link kein Konkurrent zu Ether-<br />

CAT, EtherNet/IP, POWERLINK oder<br />

PROFINET ist, sondern eine evolutionäre<br />

Erweiterung der genannten,<br />

bewährten Anschlusstechnologien<br />

für Sensoren und Aktoren. In<br />

der Struktur der Automatisierungskette<br />

stehen IO-Link-Geräte an letzter<br />

Stelle, wobei die bidirektionale<br />

Kommunikation eine durchgängige<br />

Kommunikation zwischen den Sensoren<br />

bzw. Aktoren und der Steuerung<br />

sowie durchgängige Diagnoseinformationen<br />

bis auf die Sensor ebene<br />

ermöglicht. Vor der Einführung von<br />

IO-Link war dies nicht möglich, da<br />

die Kommunikations ebene auf der<br />

Feldbusebene endete. Damit konnten<br />

die Geräte der Sensor-/Aktorebene<br />

nur Basisinformationen wie übertragene<br />

Schalt- oder Messsignale<br />

übermitteln. Das Abrufen zusätzlicher<br />

Informationen über Status,<br />

Alarme oder Warnungen durch die<br />

Geräte der untersten Ebene war nicht<br />

möglich. Um die Steuerung bis zum<br />

letzten Element in der Automatisierungskette<br />

zu erweitern, wurde IO-<br />

Link entwickelt, das sich vor allem<br />

in den letzten Jahren zunehmender<br />

Beliebtheit erfreut.<br />

Temposonics mit IO-Link im<br />

Einsatz<br />

Es gibt viele Beispiele, bei denen<br />

IO-Link-Geräte Anwendungen unterstützen<br />

und Prozesse optimieren.<br />

Anwendungen wie der Spannvorgang<br />

innerhalb eines Bearbeitungszeitraums<br />

mit ihren kompakten und<br />

präzisen Werkzeugspindeln, Spannzylindern<br />

und Werkzeugwechslern<br />

sind entscheidende Elemente im Produktionsprozess.<br />

Daher benötigen<br />

diese Elemente eine zuverlässige,<br />

präzise und verschleißfreie Kontrolle<br />

des laufenden Spannvorgangs, um<br />

in der Produktionslinie optimal zu<br />

funktionieren. Die magnetostriktiven<br />

und absoluten Positionssensoren der<br />

Temposonics E-Serie sind die ideale<br />

Lösung für diese Art von Anlagen.<br />

Sie sind resistent gegen Stöße und<br />

Vibrationen in rauen Umgebungen<br />

und widerstehen hohen Temperaturen<br />

bis zu +75 °C, um eine kontinuierliche<br />

und zuverlässige Positionsmessung<br />

zu ermöglichen und<br />

einen optimierten Produktionsprozess<br />

zu gewährleisten. Beim Einbau<br />

der Wegsensoren der E-Serie mit<br />

IO-Link in die Spannmaschine profitieren<br />

Anwender von einer schnellen<br />

Erstinbetriebnahme durch den<br />

gängigen IO-Link-Standard und,<br />

falls erforderlich, einem drastisch<br />

vereinfachten Sensortausch bei<br />

Ausfällen, was zu reduzierten Stillstandzeiten<br />

führt.<br />

Parameter selbst einstellen<br />

Darüber hinaus profitiert der<br />

Anwender von der Möglichkeit, Parameter<br />

wie Messrichtung, Auflösung<br />

oder Offset einzustellen und, dass<br />

parallel zur Übertragung des Positionswertes<br />

ein Schaltzustand ausgegeben<br />

werden kann. Sowohl die<br />

Schaltpunkte als auch die Schaltlogik<br />

sind parametrierbar. Wie bereits<br />

erwähnt, sind die Positionssensoren<br />

in der Lage, über den IO-Link-Ausgang<br />

eine Diagnose bis auf die<br />

Die Positionssensoren der E-Serie<br />

mit IO-Link unterstützen die hydraulischen<br />

Spannzylinder und sorgen<br />

dafür, dass die Maschine auf höchstem<br />

Niveau arbeitet. Sie steuern die<br />

Bewegung und Geschwindigkeit der<br />

Hydraulikzylinder und ermöglichen<br />

dem Anwender eine präzise Messung<br />

trotz der Stöße und Vibrationen,<br />

die im Produktionsprozess<br />

immer wieder auftreten können.<br />

Temposonics mit IO-Link ist<br />

auf dem Vormarsch<br />

Die IO-Link-Technologie ist dank<br />

des offenen Standards IEC 61131-9<br />

eine weitreichende und kostengünstige<br />

Lösung, wenn Anwender eine<br />

Form der Positionsmessung für ihre<br />

Anwendungen und die Steuerung<br />

in der gesamten Automatisierungskette<br />

benötigen. Mit der E-Serie war<br />

Temposonics nach eigenen An gaben<br />

das erste Unternehmen, das eine<br />

komplette Serie an magnetostriktiven<br />

Positionssensoren mit IO-Link<br />

anbot und verfügt auch heute noch<br />

über die branchenweit größte Produktauswahl<br />

zur präzisen Positionsmessung<br />

für eine optimierte Produktion.<br />

Die Wegsensoren EH (Stabversion),<br />

EP (Profilversion), EL (Ultra-<br />

Low-Profile-Version), EP2 (Low-<br />

Profile-Version) und ER (Stab- und<br />

Zylindergehäuse mit starkem Kolben)<br />

ermöglichen es dem Anwender,<br />

sie je nach Bedarf in vielen<br />

verschiedenen Anwendungen zu<br />

installieren, auch wenn der Platz<br />

begrenzt ist.<br />

Fazit<br />

Wie eingangs erwähnt, zeigt die<br />

Zunahme der IO-Link-Knoten, dass<br />

diese Technologie in den verschiedenen<br />

Branchen akzeptiert ist und<br />

in den kommenden Jahren weiterwachsen<br />

wird. Temposonics hat<br />

die passende Auswahl an Positionssensoren,<br />

um die Anforderungen<br />

der Branchen zu erfüllen. ◄<br />

56 Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022


NO 2 -Messgerät plus Feinstaubsensor für das<br />

Monitoring von Immissionen<br />

Sensoren<br />

Der GSD 19 ist hervorragend<br />

für den ganzjährigen Einsatz im<br />

Innen- und Außenbereich geeignet,<br />

z. B. an Verkehrsknotenpunkten,<br />

in Tunneln, auf öffentlichen Plätzen<br />

oder in Fertigungs- und Logistikhallen.<br />

Ein geregeltes Heizelement<br />

gewähr leistet Frostsicherheit<br />

und Messwertstabilität. Garant für<br />

die Messgenauig keit dieses Geräts<br />

(± 5 ppb) ist die aktive Ansaugung,<br />

die Konditionierung des Messgases<br />

in Kombination mit der elektrochemischen<br />

Messzelle und die automatische<br />

Nullpunktsetzung.<br />

Hohe Leistungsfähigkeit<br />

Feldmessungen mit dem GSD 19<br />

belegen die Leistungsfähigkeit im<br />

Vergleich zur Messtechnik einer<br />

behördlichen Luftgütemessstation.<br />

Die Echtzeitwerte können jederzeit<br />

mobil abgerufen und in einer Cloud<br />

verwaltet werden. Je nachdem, ob<br />

der GSD 19 für Messungen in der<br />

Umwelt oder am Arbeitsplatz zum<br />

Einsatz kommt, erfolgt eine messbereichsspezifische<br />

Werkskalibrierung.<br />

Einfache Handhabung<br />

Der GSD 19 ist leicht zu installieren,<br />

in Betrieb zu nehmen und<br />

ist wartungsarm. Untersuchungen<br />

zur Langzeitperformance haben<br />

gezeigt, dass ein Austausch der<br />

EC-Zelle erst nach ca. zwei Jahren<br />

vorzusehen ist.<br />

Für den Betrieb von Messnetzen im<br />

städtischen und industriellen Umfeld<br />

lassen sich mehrere GSD 19 einfach<br />

vernetzen und mit Feinstaubsensoren<br />

der Dr. Födisch AG kombinieren.<br />

◄<br />

Feinstaubsensor FDS 15 (links) und NO 2 -Messgerät GSD 19 (rechts)<br />

Zu den hochpräzisen Feinstaubsensoren<br />

aus dem Hause Dr. Födisch<br />

gesellte sich jüngst der GSD 19, ein<br />

Messgerät für das kontinuierlich<br />

Monitoring der NO 2 -Konzentration<br />

in der Umgebungsluft.<br />

Dr. Födisch<br />

Umweltmesstechnik AG<br />

www.foedisch.de<br />

Ganzjähriger Einsatz<br />

Korrelation des GSD 19 mit dem Horiba APNA-370<br />

Hochwertige Sensor-Lösungen für verschiedenste<br />

Messparameter in unterschiedlichen Bauformen<br />

Made in Germany<br />

Erfolgreiche Anwendungen<br />

unserer Sensoren in der<br />

Industrie<br />

l Automotive Branche<br />

(Crash Test, Elektrofahrzeuge)<br />

l Bahn-Applikationen<br />

l Windkraftanlagen<br />

l Brücken/Gebäude Monitoring<br />

Stromsensoren<br />

Drehratensensoren<br />

Beschleunigungssensoren<br />

IMUs<br />

Bay SensorTec GmbH<br />

Peter Bay<br />

Erfurter Straße 31<br />

D-85386 Eching<br />

bay-sensors.com<br />

Pc-und-Industrie-Ad-185x66-2021-03.indd 1 05.07.21 15:27<br />

Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022<br />

57


Sensoren<br />

Neue Generation von Drehzahlsensoren ist<br />

flexibel<br />

Die Drehzahlsensoren der Serie<br />

FGL01620 wurden für den sehr flexiblen<br />

Einsatz entwickelt: Extrem<br />

niedrige Drehzahlen – nahe dem<br />

Stillstand – können ebenso erfasst<br />

werden wie hohe Drehzahlen bis zu<br />

einer Frequenz von 20 kHz. Dieser<br />

weite Bereich ermöglicht den Einsatz<br />

des FGL01620 in einer Vielzahl<br />

von Anwendungen: Industrieturbinen,<br />

Schwerindustrie-Getriebe,<br />

Windkraftanlagen und Großmotoren.<br />

Die robuste<br />

Edelstahlkonstruktion<br />

macht den FGL01620 zu einem<br />

bevorzugten Sensor in Offshore- und<br />

Marineanwendungen. Der Sensor<br />

detektiert ferromagnetische Materialien<br />

wie Zahnräder und kann<br />

Module von 1 bis 6 bedienen. Die<br />

Entwicklungskompetenz des Unternehmens<br />

zeigt sich in den Spezifikationen<br />

für den Luftspalt: Der<br />

zulässige Systemabstand zwischen<br />

Sensor und Zahnrad ist überdurchschnittlich<br />

groß und gewährleistet<br />

so – in Verbindung mit einer feinen<br />

Gewindesteigung – eine einfache<br />

Montage.<br />

Die rechteckförmige Signalspannung<br />

steht über eine Gegentakt-<br />

Ausgangsstufe zur Verfügung. Das<br />

Sensorsignal ist aufgrund des differenziellen<br />

Messprinzips extrem stabil.<br />

Als Option gibt es den Smart<br />

Sensor: Der Drehzahlsensor<br />

FGL01620 ist als Basismessgerät<br />

konzipiert. Auf Wunsch bietet er optional<br />

zu integrierende Funktionen wie<br />

Temperatur- und Vibrationsmessung.<br />

SENSOR+TEST, Halle 1, Stand 157<br />

• Dr. E. Horn GmbH & Co. KG<br />

info@dr-horn.org<br />

www.dr-horn.org<br />

Miniaturisierte Induktiv-Encoder<br />

Links eine Auswahl an Dreh- und Lineargebern, rechts die Spulen-auf-Chip-Technologie<br />

POSIC entwickelt und fertigt Miniatur-Encoder<br />

an seinem Hauptsitz im Kanton Neuchatel, im<br />

Herzen der Schweizer Uhrenindustrie.<br />

POSICs Encoder basieren auf der „Spulenauf-Chip“-<br />

Technologie, die die Herstellung der<br />

weltweit kleinsten Spulensysteme für Induktiv-<br />

Sensorik ermöglicht. Der Induktiv-Sensor ist<br />

ein Hochfrequenz-Differential-Transformator,<br />

er ist zusammen mit der benötigten Elektronik,<br />

der Interpolation, der LookUp Tabelle zur<br />

Linearisierung und der A/B/I- Schnittstelle<br />

auf einem Silizium-Chip integriert. Als Maßverkörperung<br />

werden FR4-Leiterplatten mit<br />

ein seitigen Kupferspuren eingesetzt.<br />

Dank des induktiven Messprinzips sind<br />

POSICs Encoder unempfindlich gegenüber<br />

Störmagnetfeldern. Zusätzlich sind sie robust<br />

gegen Umwelteinflüsse wie Staub, Fett, Partikel<br />

und Flüssigkeiten.<br />

Encoder, Scheiben und Maßstäbe werden in<br />

der Schweiz hergestellt und werden als Bausatz<br />

angeboten: man kauft sich einen Tastkopf<br />

und eine Maßverkörperung und baut die<br />

Teile in seinem Instrument, seiner Maschine<br />

oder seinem Gerät auf engstem Bauraum<br />

zusammen.<br />

Die Nachfrage für POSICs Encoder kommt<br />

aus aller Welt, von Europa über Nordamerika<br />

und Asien bis Australien.<br />

Geeignet sind sie für den Einsatz in verschiedensten<br />

Anwendungen, wie Medizin geräten,<br />

Robotern, Motoren, Linearantrieben, Werkzeugmaschinen<br />

und vielem mehr.<br />

Weitere Information über die Firma und über<br />

ihre Technologie und Produkte finden Sie auf<br />

www.posic.com.<br />

Avenue de la Gare 6a • CH 2013 Colombier • Schweiz<br />

Tel.: +41 032/552-1800 • info@posic.com • www.posic.com<br />

58 Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022


Sensoren<br />

Medienresistenter Druckschalter<br />

mit Touchdisplay und IO-Link<br />

Drücke schalten nur per Fingertipp? Der nagelneue<br />

P.Touch Druckschalter wird über ein farbiges<br />

Touchdisplay bedient und macht dies<br />

möglich. Amsys GmbH & Co.KG bietet mit dem<br />

neuen P.Touch einen medienresistenten Druckschalter<br />

für Hydraulikflüssigkeiten oder Wasser<br />

im Bereich von 10 bar bis 600 bar an. Das drehbare<br />

Display und die (programmierbarere) farbige<br />

Codierung ermöglichen eine rasche Sichtkontrolle;<br />

der IO-Link eine Kontrolle aus der Ferne<br />

– Industrie 4.0 lässt grüßen!<br />

Zwei Schaltausgänge mit 200 mA Schaltstrom<br />

erlauben die direkte Ankopplung gängiger Relais<br />

und vieler Ventile. Alternativ steht ein Analogausgang<br />

zur Verfügung. Per IO-Link lassen sich die<br />

Sensoren auch nachträglich in ein herstellerübergreifendes<br />

Industrie-4.0-konformes Sensornetzwerk<br />

integrieren wodurch die volle Funktionalität<br />

des Sensors auch zentral im Netzwerk zur Verfügung<br />

steht. Ein zentrales Warnsystem (predictive<br />

maintenance) ist damit einfach zu realisieren,<br />

die Bedienung und Programmierung der Anlage<br />

kann übersichtlich aus der Ferne erfolgen. Auch<br />

ohne direkten Zugang zur Anlage kann diese<br />

überwacht werden.<br />

Intuitive Bedienung<br />

Alternativ bietet das farbige Touchdisplay<br />

nicht nur eine unmittelbare Rückmeldung<br />

über die Steuergröße, sondern ermöglicht<br />

eine intuitive Bedienung ohne langwieriges<br />

Studieren des Handbuchs. Zur schnellen<br />

Erfassung des jeweiligen Zustands sind<br />

die Displayfarben auch programmierbar und<br />

stellen so eine weitere Feedbackmöglichkeit<br />

dar. Einstellbare Hysterese, Fensterkomparator<br />

und weitere state-of-the-art features erlauben<br />

einen weiten Einsatzbereich.<br />

Anwendungsbereiche<br />

Anwendung findet der neue Druckschalter<br />

von Amsys insbesondere in der Prozessindustrie<br />

bei Relativdrücken von 10 bis 600 bar.<br />

Dank verschiedener Dichtungsmaterialien<br />

und des aus 1.4404er Edelstahl gefertigtem<br />

Druckanschlusses stellen auch aggressive<br />

Medien mit Temperaturen im Bereich von<br />

-25…100 °C für den P.Touch kein Problem dar.<br />

Er wird über das G1/4“ Innen- oder Außengewinde<br />

an die Verrohrung angeschlossen,<br />

der elektrische Anschluss erfolgt über einen<br />

M12-Stecker, der auch die Versorgungsspannung<br />

von 9…30 V zuführt.<br />

Durch sein intuitives Touchdisplay einerseits<br />

und seine IO-Link-Fähigkeit andererseits bietet<br />

Amsys mit dem P.Touch einen Druckschalter<br />

an, der sowohl einfache Handhabung vor<br />

Ort als auch Zukunftstauglichkeit in einer vernetzten<br />

Arbeitsumgebung miteinander vereint.<br />

P.Touch auf einen Blick<br />

• IO-Link, Version 1.1, Frametyp 2.2<br />

• Schaltzustandsanzeige per Display, farbig<br />

codierbar<br />

• Druckbereiche: 10…600 bar<br />

• Druckanschluss: G1/4“ Innen- oder<br />

Aussengewinde<br />

• Elektrischer Anschluss: M12-Schraubverbindung<br />

• Versorgungsspannung: 9…30 V<br />

• Zwei PNP-Schaltausgänge mit 200 mA<br />

Ausgangsstrom<br />

• Analogausgang<br />

• IO-Link<br />

• Messpräzision von ±0,5 % F.S.O.<br />

• Verschiedene Schaltmodi<br />

• Temperaturbereich des Mediums: -25…100 °C<br />

Weitere Informationen:<br />

[1] Homepage AMSYS: https://www.amsys.de<br />

[2] Produktseite P.Touch: https://www.amsys.<br />

de/produkte/drucksensoren/p_touch-medienresistenter-druckschalter-mit-io-link-und-display/<br />

• AMSYS GmbH & Co.KG<br />

info@amsys.de<br />

www.amsys.de<br />

Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022 59<br />

DURCHBLICK ALLES KLAR BEHALTEN<br />

– ODER?<br />

Sie werden Augen machen:<br />

Egal vor welcher messtechnischen<br />

Herausforderung Sie stehen – mit der<br />

a.b.jödden gmbh haben Sie alles<br />

im Blick. Denn unseren Sensoren<br />

zum Messen von Weg, Druck,<br />

Temperatur und Durchfl uss entgeht<br />

nichts. Versprochen.<br />

TDD<br />

SM12<br />

SM24<br />

SM20<br />

BESSER<br />

MESSER<br />

DSV<br />

abjoedden.de 59


Sensoren<br />

Motor-, Getriebe- und Kupplungsschäden sicher<br />

vermeiden<br />

Lenord+Bauer hat einen platzsparenden<br />

M12-Gewindesensor<br />

entwickelt, der den speziellen Anforderungen<br />

im Schwerlastfahrzeugmarkt<br />

begegnet. Dank optionalem<br />

Stillstandsignal ist er zudem für<br />

Sicherheitsanwendungen geeignet.<br />

Die für Fahrzeuganwendungen<br />

qualifizierten einkanaligen Gewindesensoren<br />

ermöglichen den störungsfreien<br />

Betrieb von industriellen<br />

und landwirtschaftlichen Fahrzeugen.<br />

Sie werden eingesetzt, um<br />

die Drehzahl am Ein- und Ausgang<br />

eines Antriebes zu messen. Ein<br />

permanenter Abgleich der gemessenen<br />

Geschwindigkeiten schützt<br />

das Gesamtsystem, da ein zu spät<br />

erkanntes Blockieren des Antriebsstrangs<br />

zu erheblichen mechanischen<br />

Schäden an den Antriebskomponenten<br />

führen kann.<br />

Smart Double Gas Sensor Modul<br />

Elektronische Komponenten<br />

werden häufig<br />

direkt von der Fahrzeugbatterie<br />

versorgt und müssen<br />

deshalb gegen Überspannung<br />

und Spannungsspitzen<br />

geschützt sein.<br />

Die Störfestigkeit wird<br />

nach dem internationalen<br />

Standard ECE R10<br />

geprüft. Die Gewindesensoren<br />

erfüllen diese<br />

Vorgabe und sind dank<br />

hohem Überspannungsschutz<br />

für den Betrieb an Batteriespannung<br />

geeignet.<br />

Die robusten Sensoren wurden für<br />

den Einsatz unter rauesten Umgebungsbedingungen<br />

ent wickelt.<br />

Das wartungs- und verschleißfreie,<br />

magnetische Messsystem<br />

im Edelstahlgehäuse ist unempfindlich<br />

gegen typische Getriebeöle<br />

und hält zudem Schock und Vibrationen<br />

stand.<br />

Mit dem optionalen Stillstandsignal<br />

ist es möglich, den Zustand<br />

des Kabelsystems zu überprüfen<br />

und die Einsatzbereitschaft des<br />

Nebenantriebes zu signalisieren.<br />

Der Sensor pulst beim Einschalten<br />

ein Signal mit konstanter Frequenz.<br />

Er eignet sich daher für Sicherheitsanwendungen,<br />

bei denen der Status<br />

des Sensors und der Verkabelung<br />

vor dem Ausführen der Anwendung<br />

überprüft werden muss.<br />

Der Gewindesensor eignet sich<br />

zudem für Geschwindigkeitsmessungen,<br />

bei denen die Synchronität<br />

mehrerer Achsen sichergestellt<br />

werden muss. Denkbar sind elektronische<br />

Regelungen in zukünftig<br />

durch Elektromotoren direkt angetriebenen<br />

Achsen in Landmaschinen,<br />

Nutzfahrzeugen oder anderen<br />

industriellen Getriebesystemen.<br />

• Lenord, Bauer & Co. GmbH<br />

www.lenord.de<br />

Das DGM10 - Smart Double<br />

Gas Sensor Module kann gleichzeitig<br />

zwei Gase sowie Temperatur<br />

und Feuchtigkeit messen. Es<br />

ist die perfekte Kombination eines<br />

hochmodernen Sensors mit einem<br />

digitalen Modbus-Signalausgang<br />

auf einer hochentwickelten Leiterplatte.<br />

Das Modul basiert auf der<br />

hochzuverlässigen elektrochemischen<br />

Festpolymer-Sensortechnologie.<br />

Das duale Gassensormodul<br />

wandelt die kleinen Sensorsignale<br />

in einen standardisierten<br />

digitalen Ausgang um. Das<br />

macht das DGM10-Sensormodul<br />

zu einer einfach zu bedienenden<br />

Lösung für jede Anwendung.<br />

Das DGM10 Doppelgas-Sensormodul<br />

ist bereits kalibriert und kann<br />

sofort in das Zielgerät integriert<br />

werden. Wenn es erfoderlich ist,<br />

eine Eigenentwicklung oder einen<br />

Sensor neu zu kalibrieren, bietet<br />

das DGM10-Modul eine komfortable<br />

Schnittstelle zur Datenkalibrierung.<br />

Darüber hinaus verfügt<br />

das Sensormodul über eine I 2 C-,<br />

UART- (Modbus-RTU) und SPI-<br />

Ausgangsschnittstelle, wodurch<br />

das Modul leicht in verschiedene<br />

Geräte integriert werden kann.<br />

Es detektiert die beiden Zielgase,<br />

Temperatur und Feuchte<br />

und empfängt alle Daten gleichzeitig.<br />

Der intelligente Selbsttest<br />

bewertet die Leistung des Sensors<br />

ohne eine Gasmessung. Kombiniert<br />

mit einem geringen Stromverbrauch<br />

und einer kleinen Grundfläche<br />

ist das Sensormodul eine<br />

hervorragende Lösung für verschiedene<br />

Anwendungen.<br />

Das Sensormodul eignet sich<br />

für den Einsatz in industriellen,<br />

kommerziellen, medizinischen<br />

und Verbraucheranwendungen,<br />

wie z. B. Smart Home und IoT-<br />

Anwendungen. Das DGM10-Modul<br />

kann sofort und ohne Aufwärmzeit<br />

verwendet werden.<br />

SENSOR+TEST, Halle 1, Stand 240<br />

• EC Sense GmbH<br />

office@ecsense.com<br />

www.ecsense.com<br />

60 Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022


Sensoren<br />

Zukunftssensorik mit Mehrwert<br />

Die neue Smart-Sensor-Baureihe IDWE bietet viele intelligente Funktionen<br />

Die neuen smarten Sensoren von Contrinex bieten Konstrukteuren und<br />

Designern viele Freiheiten<br />

CONTRINEX Sensor GmbH<br />

info@contrinex.de<br />

www.contrinex.de<br />

Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022<br />

Freie Schaltpunkte, maximale Temperaturerfassung<br />

und wire teach: Das sind<br />

nur einige Features der neuen Smart-<br />

Sensor-Baureihe IDWE, die Contrinex<br />

auf der „all about automation“ in Friedrichshafen<br />

vorstellte. Smart-Sensoren<br />

von Contrinex im M8 / M12- oder M18-<br />

Gehäuse ermöglichen nicht nur eine<br />

besonders präzise Distanzmessung,<br />

sondern auch die kontinuierliche Übertragung<br />

von Sensordaten in eine Cloud.<br />

Dank ihrer intelligenten Funktionen können<br />

die Sensoren Schaltpunkte besonders<br />

schnell und leicht erlernen.<br />

Frei definierbare<br />

IO-Link-Parameter<br />

Smarte Sensoren von Contrinex ermöglichen unter anderem die<br />

hochauflösende Messung der lateralen Kolbenverschiebung in<br />

Pneumatikzylindern<br />

Die Smart-Baureihe bietet frei<br />

definierbare IO-Link-Parameter für<br />

den Schaltpunktmodus sowie den<br />

Abstand, Schaltzähler und die Temperatur.<br />

Darüber hinaus stehen dem<br />

Anwender vordefinierte vorbeugende<br />

Wartungs- und Live-Überwachungsfunktionen<br />

zur Verfügung,<br />

die Sensorereignisse diagnostizieren<br />

und Alarme auslösen können. Eine<br />

Speicherung der Sensor historie- und<br />

Benutzerdaten sowie eine Auswahl<br />

intelligenter Funktionen für den SIO-<br />

Modus ist ebenfalls einfach realisierbar.<br />

Damit erfüllt die Smart-Baureihe<br />

das Anforderungsspektrum der Verpackungsindustrie,<br />

der Logistik und<br />

des Maschinenbaus.<br />

Schreib-/Leseköpfe mit<br />

IO-Link und kompakte<br />

Sensoren<br />

Die breite Vielfalt des IO-Link-Portfolios<br />

von Contrinex konnten Messebesucher<br />

anhand von Stand-<br />

Demonstrationen und Tests erleben.<br />

Besonders hervorzuheben sind<br />

hier das Portfolio der<br />

Schreib-/Leseköpfe<br />

(SLK) mit IO-Link und<br />

die neuen, besonders<br />

leistungsstarken<br />

Typen im C44-Format<br />

(40 x 40 mm).<br />

Dank einer komplett<br />

überarbeiteten Firmware<br />

können sie noch<br />

mehr Ein- und Ausgabedaten<br />

schneller als<br />

bisher verarbeiten,<br />

um höchsten Anforderungen<br />

gerecht zu<br />

werden.<br />

Platzsparende<br />

Sensoren mit<br />

IO-Link<br />

Auf der Messe wurden<br />

auch die IO-Link-<br />

Funktionen von Lichtschranken<br />

im M18-<br />

Gehäuse sowie von Ganzmetall-<br />

Induktivsensoren im C23-Gehäuse<br />

vorgeführt. Da Contrinex die (nach<br />

eigenen Angaben) kleinsten induktiven<br />

und photoelektrischen Sensoren<br />

des Marktes mit integrierter<br />

IO-Link-Schnittstelle herstellt, fand<br />

man auf der Messe auch platzsparende<br />

Problemlöser für die Robotik<br />

sowie für alle Bereiche, in denen<br />

der Bauraum knapp ist. ◄<br />

Kabellose<br />

Absolut- und<br />

Differenz-<br />

Drucktransmitter<br />

www.amsys.de<br />

Für Gebäude- und Prüftechnik<br />

61


Sensoren<br />

Sensoren als Motor der vierten industriellen<br />

Revolution<br />

Neue Produktlinie apraSens schützt wichtige IIoT-Komponenten<br />

Heute schon elektrisch die Zähne<br />

geputzt, den Puls auf der Smartwatch<br />

kontrolliert oder die Einparkhilfe<br />

des Autos bemüht? Ob<br />

Zuhause, am Handgelenk oder im<br />

Pkw: Sensortechnik begegnet uns<br />

längst überall im Alltag. Die elektronischen<br />

Bauteile haben aber noch<br />

viel mehr auf dem Kasten. Thomas<br />

Ostermann, Sales Manager bei apranorm,<br />

erklärt, warum das Konzept<br />

der Industrie 4.0 ohne Sensorik zum<br />

Scheitern verurteilt ist und worauf<br />

es beim Schutz der wichtigen IIoT-<br />

Komponenten ankommt.<br />

So unterschiedlich diese Beispiele<br />

auf den ersten Blick auch wirken,<br />

haben sie doch einen gemeinsamen<br />

Nenner: Sensoren.<br />

Sensoren: die Sinnesorgane<br />

der Maschinen<br />

Die Sensoren, die uns als meist<br />

unsichtbare Helferlein die Annehmlichkeiten<br />

des Alltags bescheren und<br />

unser Zuhause smart machen, sorgen<br />

in der Industrie für eine echte<br />

Revolution. So komplex und clever<br />

die Technik ist, so logisch und vor<br />

allem ökonomisch ist es für Unternehmen,<br />

sie zu nutzen. Denn Sensoren<br />

sind auch Voraussetzung für<br />

Industrie 4.0, also die intelligente<br />

Vernetzung von Maschinen und die<br />

Automatisierung von Prozessen.<br />

„Mit zunehmender Digitalisierung in<br />

der vierten industriellen Revolution<br />

haben Sensoren Einzug in verschiedenste<br />

Branchen gehalten, z. B. in<br />

den Maschinen- und Anlagenbau,<br />

die Automobilindustrie oder auch<br />

in die Mess- und Prüftechnik – um<br />

nur einige zu nennen“, sagt Thomas<br />

Ostermann.<br />

Das Besondere an<br />

Sensoren:<br />

Sie ersetzen oder ergänzen die<br />

menschlichen Sinnesorgane. Je<br />

nach Einsatzgebiet können Sensoren<br />

Eigenschaften wie Druck,<br />

Temperatur, Position, Vibration,<br />

Luftfeuchtigkeit oder Flüssigkeit<br />

messen. Vereinfacht gesagt: Sensoren<br />

erfassen einen Ist-Wert und<br />

leiten ihn an die Datenverarbeitung<br />

weiter. Dann wird er mit dem<br />

Soll-Wert abgeglichen. Bei Abweichungen<br />

kann entsprechend reagiert<br />

werden.<br />

Ein einfaches, aber effektives<br />

Beispiel aus der Lebensmittelindustrie,<br />

das die Unternehmens-<br />

Ressourcen schützt: Ein Temperatursensor<br />

überprüft, ob den Tiefkühlerbsen<br />

auf ihrer Reise entlang<br />

der gesamten Kühlkette, von den<br />

Stationen der Produktion bis ins<br />

Supermarktregal, nicht zu warm<br />

wird. Dafür misst er in Echtzeit<br />

konstant die im Produktionsprozess<br />

herrschende Temperatur und<br />

leitet die Werte zum Abgleich an<br />

ein übergeordnetes System. Liegt<br />

die Gradzahl über dem zulässigen<br />

Limit, greifen die Mitarbeiter rechtzeitig<br />

ein. Manche Sensoren nehmen<br />

Anpassungen sogar selbstständig<br />

vor. Dieses sensorbasierte<br />

Temperaturmonitoring stellt sicher,<br />

dass die Lebensmittelqualität einwandfrei<br />

und die Haltbarkeit nicht<br />

beeinträchtigt ist – das verhindert<br />

mögliche Gesundheitsschäden<br />

beim Konsumenten und erspart<br />

apra-norm Elektromechanik<br />

GmbH<br />

vertrieb@apra.de<br />

www.apra.de<br />

Regentropfen trommeln auf die<br />

Frontscheibe – und erwecken die<br />

Scheibenwischer automatisch zum<br />

Leben. Der Saugroboter erkennt auf<br />

seiner Reinigungstour durch die Wohnung<br />

die im Weg liegenden Schuhe<br />

und umfährt sie. In der Fabrikhalle<br />

erhält der Werker eine Warnung,<br />

weil das Bauteil einen Kratzer aufweist<br />

und nicht verbaut werden darf.<br />

62 Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022


Sensoren<br />

hersteller apra die Gehäuse seiner<br />

neuen Produktlinie apraSens zum<br />

Beispiel aktuell in zwei Größen aus<br />

Kunststoff an. Weitere Größen sind<br />

geplant, auch kundenindividuelle<br />

Baugrößen sind möglich.<br />

Kunststoff und seine<br />

Vorteile<br />

dem Hersteller einen kostspieligen<br />

finanziellen Schaden.<br />

Keine Sensorik – keine<br />

Industrie 4.0<br />

Wettbewerbs- und Kostendruck<br />

sowie immer komplexere Kundenanforderungen:<br />

Industrieunternehmen<br />

stehen vor der großen Herausforderung,<br />

ihre gesamte Wertschöpfungskette<br />

zu optimieren. Dafür brauchen<br />

sie vor allem: Daten, Daten, Daten.<br />

Die Quelle, die zu diesem Zweck<br />

angezapft wird, ist das Industrial<br />

Internet of Things (IIoT).<br />

Das IIoT als Schlüsseltechnologie<br />

der Industrie 4.0 ist eine speziell<br />

auf das industrielle Umfeld und<br />

damit verbundene Anforderungen<br />

zugeschnittene Variante des Internet<br />

of Things (IoT). „Im Gegensatz<br />

zum Internet of Things, bei dem es<br />

vorrangig um die Vernetzung von<br />

Geräten von Endkonsumenten geht,<br />

fokussiert sich das IIoT auf Konzepte<br />

wie Smart Factory, Automation oder<br />

auch Predictive Maintenance, etwa<br />

im Energie- und Entsorgungssektor“,<br />

so Thomas Ostermann. Grundlage<br />

ist eine intelligente Vernetzung, im<br />

industriellen Bereich vor allem die<br />

Vernetzung von Maschinen untereinander.<br />

Ziel ist eine automatisierte<br />

Produktion mit rationalisierten, flexiblen<br />

und effizienten Prozessen.<br />

IIoT hungert nach Daten<br />

Genau hier kommen Sensoren<br />

ins Spiel. Sie arbeiten als künstliche<br />

Sinnesorgane, um relevante<br />

Prozessparameter zu sammeln und<br />

für weitere Analysen weiterzuleiten.<br />

Die gewonnenen Erkenntnisse dienen<br />

als Entscheidungsgrundlage<br />

für den Betrieb sowie die Steuerung<br />

und Wartung von Anlagen.<br />

Notwendige Anpassungen lassen<br />

sich in Echtzeit vornehmen. Aber<br />

auch Wartungsbedarf sehen intelligente<br />

Sensoren verlässlich vorher.<br />

Das führt im Idealfall dazu, dass<br />

Produktionsstörungen und -unterbrechungen<br />

minimiert werden und<br />

das Produktionsvolumen steigt.<br />

Smarter Schutz für<br />

intelligente Sensoren<br />

Anders als beim Internet of Things<br />

liegt der Fokus des Industrial Internet<br />

of Things also nicht auf der alltäglichen<br />

Interaktion mit dem Menschen,<br />

sondern auf dem Monitoring<br />

und der Analyse von komplexen<br />

industriellen Prozessen sowie der<br />

Machine-to-Machine-Kommunikation.<br />

Deshalb erfordern IIoT-Technologien<br />

eine signifikant höhere<br />

Präzision der Sensoren, was mit<br />

einer höheren Sensibilität der Bauteile<br />

einhergeht. Gleichzeitig sind<br />

Sensoren im industriellen Einsatz<br />

auch problematischen Umgebungseinflüssen<br />

wie Nässe, Verschmutzungen<br />

oder aggressiven Flüssigkeiten<br />

ausgesetzt. Nur wenn sensible<br />

elektronische Bauteile verlässlich<br />

geschützt sind, bleiben Messergebnisse<br />

aussagekräftig und es<br />

kommt nicht zu Verfälschungen<br />

oder Defekten. Spezielle Sensorgehäuse<br />

leisten beides: stabile Vernetzung<br />

und Schutz.<br />

Sensorgehäuse<br />

sind also ein entscheidender Faktor<br />

für die Funktionalität des IIoT – dafür<br />

müssen sie aber bestimmte Spezifikationen<br />

erfüllen. „Da die Größe<br />

des Gehäuses von der verwendeten<br />

Elektronik und Batteriegröße<br />

abhängt, ist es sinnvoll, wenn der<br />

Sensorschutz zusätzlich zu Standardgrößen<br />

auch auf kundenindividuelle<br />

Maße angepasst werden<br />

kann“, weiß Thomas Ostermann.<br />

Grundsätzlich muss das Gehäuse<br />

Platz für den innenliegenden Sensor,<br />

ein Funkmodul und die Spannungsversorgung<br />

bieten. Deshalb<br />

bietet der Elektronikgehäuse-<br />

Der Vorteil von Kunststoff ist zum<br />

einen, dass das Material kostengünstig<br />

ist. Kunststoff lässt sich<br />

einfacher mechanisch bearbeiten,<br />

etwa für Bohrungen oder Ausfräsungen,<br />

und ist für innenliegende<br />

Funkantennen geeignet. Mit Blick<br />

auf mögliche externe Einflüsse ist<br />

es wichtig, dass die Sensorgehäuse<br />

Hitze und Feuchtigkeit standhalten<br />

und mechanisch belastbar sind.<br />

apra-norm nutzt deshalb schwer<br />

entflammbares, selbstverlöschendes<br />

Polycarbonat der Brandschutzklasse<br />

UL94-V0. Die Sensorgehäuse<br />

erfüllen zudem die IP-Schutzarten<br />

40 oder 65. „Je nach Einsatzgebiet<br />

reicht ein Gehäuse ohne Dichtung<br />

mit IP40. Hier ist ein Schutz gegen<br />

Eindringen von 1 mm großen Fremdkörpern<br />

gewährleistet. Unsere Sensorgehäuse<br />

der Schutzklasse IP65<br />

sind mit einer Dichtung ausgestattet<br />

– gegen Strahlwasser und Staub.<br />

Zusätzlich kann im Gehäuse eine<br />

Druckausgleichsmembran integriert<br />

werden, sodass der Sensor auch<br />

für den Außeneinsatz bereit ist.“<br />

Außenliegende Sensoren lassen<br />

sich mittels Kabel anschließen, hier<br />

gewährleistet die optionale PG10-<br />

Verschraubung mit Dichtung einen<br />

hohen IP-Schutz.<br />

Vielfältige Befestigungsmöglichkeiten<br />

Je nach Einsatzort und Anwendungsbereich<br />

sind vielfältige<br />

Befestigungsmöglichkeiten von Vorteil,<br />

die für einen sicheren Halt des<br />

Sensors sorgen. So können Anwender<br />

die Gehäuseserie apraSens entweder<br />

einfach anschrauben oder mit<br />

Kabelbindern an einem Rohr sowie<br />

optional mit einer Hutschienenklammer<br />

an der Hutschiene im Schaltschrank/Klemmkasten<br />

befestigen.<br />

Fazit<br />

Chancen des IIoT nutzen und<br />

auch bei Details auf Nummer sicher<br />

gehen. Immer mehr Technologien<br />

nutzen die Intelligenz von Sensoren.<br />

Die maschinellen Sinnesorgane<br />

sorgen nicht nur dafür, dass unser<br />

Alltag smart wird, sondern heben<br />

auch industrielle Prozesse auf ein<br />

neues Effizienzlevel. Jedoch stößt<br />

auch der leistungsfähigste Sensor<br />

an Grenzen, wenn er äußeren Störungsfaktoren<br />

schutzlos ausgesetzt<br />

ist. Durchdachte Gehäuse erhalten<br />

die Funktionalität der Sensoren und<br />

stellen so sicher, dass sich die Investition<br />

in IIoT-Technologie für Unternehmen<br />

auf dem Weg in die Industrie<br />

4.0 nicht nur kurzfristig, sondern<br />

auch langfristig lohnt. ◄<br />

Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022<br />

63


Sensoren<br />

Lasersensoren messen Entfernungen bis zu 500 m schnell und genau<br />

Die Grenzen konventioneller Messverfahren<br />

überwinden<br />

Das robuste Gehäuse erfüllt die Anforderungen nach IP65, bietet damit auch<br />

in rauer Industrieumgebung und beim Außeneinsatz Schutz, aber auch bei<br />

hohen Temperaturen wie in der Stahlindustrie, wo auf heißen Oberflächen<br />

gemessen wird © ABCDstock / www.shutterstock.com<br />

Laserdistanzsensoren messen<br />

klassischerweise entweder die<br />

Lichtlaufzeit oder die Phasenverschiebung.<br />

Beide Verfahren haben<br />

jedoch Vor- und Nachteile: Die Lichtlaufzeitmessung<br />

ist schnell, durch<br />

die anspruchsvolle Zeitmessung<br />

aber oft nicht ausreichend genau.<br />

Die Messung der Phasenverschiebung<br />

ist deutlich genauer, aber durch<br />

die aufwendigere Auswertung nicht<br />

so schnell wie die reine Laufzeitmessung.<br />

Wenn Anwendungen es<br />

erfordern, dass große Distanzen mit<br />

hoher Genauigkeit und möglichst<br />

schnell gemessen werden sollen,<br />

sind deshalb beide Verfahren nicht<br />

ideal. Stattdessen bietet es sich an<br />

ihre Vorteile zu kombinieren. Das<br />

Resultat sind Long-Distance-Sensoren,<br />

die Entfernungen von 0,05<br />

Autoren:<br />

Ellen Reif, Stutensee<br />

Dirk Fokkens, Head of Sales<br />

Dimetix AG<br />

info@dimetics.com<br />

https://dimetix.com<br />

bis zu 500 m schnell und auf den<br />

Millimeter genau messen.<br />

Anforderung: schnell und<br />

trotzdem hochgenau<br />

Anwendungen, bei denen für Postionier-,<br />

Vermessungs- oder Überwachungsaufgaben<br />

große Distanzen<br />

mit hoher Genauigkeit und möglichst<br />

schnell gemessen werden sollen,<br />

gibt es viele. Typische Applikationen<br />

reichen von Regalbediengeräten<br />

und ASRS-Shuttles (Automatic<br />

Storage and Retrieval System)<br />

in Distributionszentren über Füllstandkontrollen<br />

in großen Tanks<br />

bzw. Silos bis hin zum Maschinenbau,<br />

z. B. in Anlagen zur Bearbeitung<br />

von Metallrohren oder beim<br />

maschinellen Ablängen von Balken<br />

oder Brettern. Auch Portal- oder<br />

Hafenkräne sind auf weite Distanzmessungen<br />

mit hoher Genauigkeit<br />

angewiesen und selbst Tunnelbohrmaschinen<br />

verlangen nach solch<br />

schnellen Präzisionslösungen zur<br />

Entfernungsmessung. Herkömmliche<br />

Verfahren zur Laserdistanzmessung,<br />

die Lichtlaufzeit oder<br />

Phasenverschiebung auswerten,<br />

stoßen hier an ihre Grenzen.<br />

Die Grenzen konventioneller<br />

Messverfahren<br />

Bei der Laufzeitmessung wird ein<br />

kurzer Lichtpuls ausgesandt. Aus<br />

der Pulslaufzeit, also der Zeit, die<br />

der Lichtpuls braucht, um von der<br />

Quelle zu einem Reflektor und wieder<br />

zurück zur Quelle zu laufen, lässt<br />

sich dann die Entfernung ermitteln.<br />

Diese Methode ist schnell, durch<br />

die anspruchsvolle Zeitmessung<br />

aber oft nicht ausreichend genau.<br />

Schließlich beträgt die Laufzeit von<br />

einem solchen Lichtpuls für einen<br />

Millimeter nur gerade mal 3,3 psec<br />

(3,3 * 10 -12 sec). Bei Distanzen von<br />

mehreren Hundert Metern liegt die<br />

Auflösung deshalb üblicherweise<br />

nur im Zentimeterbereich.<br />

Alternativ wird deshalb auch die<br />

Phasenverschiebung des reflektierten<br />

Laserstrahls gegenüber dem<br />

ausgesandten Strahl ausgewertet.<br />

Sie ist entfernungsabhängig, also<br />

lässt sich die zurückgelegte Distanz<br />

ermitteln. Diese Messung ist deutlich<br />

genauer, aber durch die aufwendigere<br />

Auswertung nicht so schnell<br />

wie die reine Laufzeitmessung.<br />

Kombination beider<br />

Messmethoden<br />

Bild 1: Sie werten sowohl<br />

Laufzeit als auch Phasenversatz<br />

des Laserlichts aus:<br />

Laserdistanzsensoren für schnelle<br />

und genaue Messergebnisse bis<br />

500 m © Dimetix<br />

Die Schweizer Sensorikspezialisten<br />

der Dimetix AG gehen<br />

deshalb einen anderen Weg. Bei<br />

ihren Long-Distance-Lasersensoren<br />

(Bild 1) kombinieren sie im<br />

Prinzip die Vorteile beider Messmethoden,<br />

indem sie sowohl Laufzeit<br />

als auch Phasenversatz auswerten.<br />

Um eine hohe Messgeschwindigkeit<br />

zu erreichen, arbeitet<br />

das Verfahren mit einer Hochfrequenzmodulation<br />

der Laseramplitude<br />

und wertet die Phasenlage<br />

und den Abstand dieser aufmodulierten<br />

Hochfrequenzsignale<br />

(Bursts) aus. Dabei wird der Laserstrahl<br />

in kurzen Abständen amplitudenmoduliert<br />

(Bild 2). Dadurch<br />

kann man sehr schnell die entfernungsabhängige<br />

Laufzeitverschiebung<br />

der einzelnen Pulspakete<br />

messen, aber auch die<br />

Phasenverschiebung der einzelnen<br />

Wellen zueinander innerhalb<br />

der modulierten Pakete. Die Sensoren<br />

messen deshalb schneller<br />

als normalerweise üblich und liefern<br />

auch bei großen Entfernungen<br />

genaue Werte. Die Messgeschwindigkeit<br />

reicht bis 250 Hz bei einer<br />

Aus gaberate von 1 kHz.<br />

Bild 2: Um eine hohe Messgeschwindigkeit zu erreichen, arbeitet das<br />

Verfahren mit einer Hochfrequenzmodulation der Laseramplitude<br />

und wertet die Phasenlage und den Abstand dieser aufmodulierten<br />

Hochfrequenzsignale (Bursts) aus © Dimetix<br />

64 Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022


Sensoren<br />

Bild 3: Die aufeinander abgestimmten optischen und elektronischen<br />

Komponenten sind in einem kompakten, für den industriellen Einsatz<br />

ausgelegten Gehäuse untergebracht © Dimetix<br />

Bestandteile des Sensors<br />

Bild 3 zeigt das schematische<br />

Innenleben eines Sensors, das<br />

aus einer Vielzahl aufeinander<br />

abgestimmter Komponenten<br />

besteht: optischem Sender mit<br />

Laserdiode und ultraschnellem<br />

Treiber, Empfänger mit Linse, Filter<br />

und Analog/Digital-Wandler,<br />

leistungsstarker digitaler Signalverarbeitung,<br />

Speicher, Eingabeund<br />

Anzeigeelementen und einer<br />

großen Anzahl an digitalen sowie<br />

analogen Industrie-Schnittstellen.<br />

Das alles ist in einem kompakten,<br />

für den industriellen Einsatz ausgelegten<br />

Gehäuse untergebracht.<br />

Eine Sensorvariante ist zusätzlich<br />

mit einer integrierten Heizungsfunktion<br />

verfügbar, sodass die Lasersensoren<br />

auch im kalten Outdoor-<br />

Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022<br />

Bereich ohne externe Heizung<br />

arbeiten können.<br />

Hohe Wiederholgenauigkeit<br />

Die Laserdistanzsensoren der<br />

D-Serie eignen sich für Distanzen<br />

von 0,05 bis 500 m und messen<br />

mit einer Genauigkeit von ±1 mm<br />

bei einer Wiederholgenauigkeit von<br />

±0,3 mm. Sie arbeiten üblicherweise<br />

gegen eine orange Reflexfolie.<br />

Bei Distanzen bis 100 m gelten<br />

die Genauigkeitswerte aber<br />

auch für natürliche Oberflächen<br />

und selbst bei schwarzen Zielflächen<br />

oder direkter Sonneneinstrahlung<br />

im Außeneinsatz können<br />

die Geräte zuverlässige Messergebnisse<br />

liefern.<br />

Ihre Messgenauigkeit wird mit<br />

einer statistischen Sicherheit von<br />

95,4 % spezifiziert (entsprechend<br />

Bild 5: Die Sensoren befinden sich an den Masten der Regalbediengeräte<br />

und messen millimetergenau die Positionen, an welchen die Regale bedient<br />

werden, sowohl in horizontaler als auch vertikaler Richtung<br />

© Gilgen logistics AG<br />

Bild 4: Die Messgenauigkeit wird mit einer statistischen Sicherheit von<br />

95,4 % spezifiziert (entsprechend ISO 1938-2015). Das ist gleichbedeutend<br />

mit ±2 σ, also 4-mal die Standardabweichung. Das Messdaten-Histogramm<br />

resultiert aus einer 24 Stunden Testmessung © Dimetix<br />

ISO 1938-2015). Das ist gleichbedeutend<br />

mit ±2 σ, also 4-mal die<br />

Standardabweichung. Distanzfehler<br />

durch Temperatureinflüsse und<br />

Linearitätsfehler sind hierbei bereits<br />

berücksichtigt. Diese Messgenauigkeit<br />

wird laufend in umfangreichen<br />

Tests verifiziert. Bild 4 zeigt die statistische<br />

Verteilung einer solchen<br />

24 Stunden Testmessung mit über<br />

21 Millionen aufgezeichneten Distanzmessungen.<br />

Zusätzlich zeigt die<br />

entsprechende Gauss-(/Normal)-Verteilung<br />

den Zusammenhang zu der<br />

erwähnten statistischen Sicherheit<br />

von 95,4 %, was 4-mal der Standardabweichung<br />

entspricht.<br />

Gut in die Anwendung<br />

integrierbar<br />

Dank ihrer geringen Abmessungen<br />

von 140 mm Länge, 78 mm Breite<br />

und 48 mm Höhe lassen sich die<br />

nur 350 g leichten Distanzsensoren<br />

gut in die unterschiedlichen Anwendungen<br />

integrieren, z. B. am Mast<br />

eines Regalbediengeräts befestigen<br />

(Bild 5). Hier messen sie millimetergenau<br />

die Positionen, an welchen<br />

die Regalfächer bedient werden.<br />

Ein ähnlicher Anwendungsfall<br />

findet sich auch bei ASRS-Shuttle-<br />

Systemen, die in vielen Distributionszentren<br />

zur Auftragsabwicklung<br />

und Lagerung eingesetzt sind. Mit<br />

Hilfe der Sensoren kann der Shuttle<br />

millimetergenau an der Stelle platziert<br />

werden, an der Produkte einoder<br />

ausgeladen werden müssen.<br />

Das robuste Gehäuse erfüllt die<br />

Anforderungen nach IP65, bietet<br />

damit auch in rauer Industrieumgebung<br />

und beim Außeneinsatz<br />

Schutz, beispielsweise beim Einsatz<br />

an Tunnelbohr- oder Baumaschinen<br />

und selbst bei hohen Temperaturen<br />

wie in der Stahlindustrie,<br />

wo auf heiße Oberflächen gemessen<br />

wird (Aufmacherbild).<br />

Acht Varianten<br />

Die Laserdistanzsensoren werden<br />

zudem in acht unterschiedlichen<br />

Varianten angeboten, die bei sonst<br />

gleichen Eigenschaften unterschiedliche<br />

Anforderungen an Reichweite<br />

und Auflösung abdecken, sodass<br />

niemand für technischen Overhead<br />

bezahlen muss, wenn beispielsweise<br />

±3 mm Genauigkeit ausreichen. Bei<br />

Innenanwendungen genügt zudem<br />

meist ein Temperaturbereich von -10<br />

bis +50 °C. Standardmäßig integriert<br />

sind ein Analogausgang 0/4...20 mA,<br />

serielle Schnittstellen sowie digitale<br />

Ein- und Ausgänge. Als Option stehen<br />

PROFINET, EtherNet/IP und<br />

EtherCAT zur Verfügung. Dazu wird<br />

das Schnittstellenmodul des Sensors<br />

einfach ausgetauscht. ◄<br />

65


Sensoren<br />

Neue Füllstandssensoren, Druckmessumformer,<br />

IO-Link-Produkte und Smarte Sensoren<br />

Bild 1: Füllstandssensoren für unterschiedlichste Aufgaben<br />

HYDAC ELECTRONIC GMBH<br />

electronic@hydac.com<br />

www.hydac.com<br />

Hydac<br />

Füllstandssensoren<br />

In der Industrie werden Füllstandssensoren<br />

(Bild 1) für die unterschiedlichsten<br />

Aufgabenstellungen be nötigt.<br />

Eingesetzt werden vorwiegend Sensoren,<br />

die kapazitiv, magnetostriktiv<br />

oder ultraschallbasierend arbeiten.<br />

Für jedes der Messprinzipien<br />

hat Hydac Electronic Niveausensoren<br />

im Programm. Elektronische<br />

Niveauschalter erfassen den Füllstand<br />

und geben den Wert entsprechend<br />

der Voreinstellung über 1, 2<br />

oder 4 Schaltausgänge und einen<br />

als Option erhältlichen Analogausgang<br />

aus. Beim Einsatz eines<br />

Gerätes mit zusätzlich integriertem<br />

Temperaturfühler können die<br />

Schaltausgänge individuell den<br />

Mess größen Niveau oder Temperatur<br />

zugeordnet werden.<br />

Bei Produkten mit einer Digitalanzeige<br />

werden neben den aktuellen<br />

Messwerten auch Informationen<br />

zum Betriebsmodus sowie zum<br />

Schaltzustand dargestellt. Über Sensoren<br />

mit Analog- oder Binärausgängen<br />

hinaus werden auch Varianten<br />

mit einer IO-Link-Schnittstelle<br />

angeboten.<br />

Besondere Merkmale<br />

• Kontinuierliche Füllstanderfassung<br />

• Verschiedene Fühlerlängen<br />

• Hohe Genauigkeit<br />

• Kombinierte Messung von Füllstand<br />

und Temperatur<br />

• Viele elektrische Schnittstellen<br />

Miniatur-<br />

Druckmessumformer<br />

Die Druckmessumformer-Serie<br />

HPI 700 (Bild 2) vereint eine hohe<br />

Messgenauigkeit mit einer äußerst<br />

kleinen, kompakten Bauform.<br />

Eine Edelstahlmesszelle mit<br />

Bild 2: Extrem kleine Druckmessumformer mit hoher Messgenauigkeit<br />

Dünnfilm-DMS ist die Grundlage<br />

für einen robusten, langlebigen<br />

Druckmessumformer. Alle medienberührenden<br />

Teile (Sensor und<br />

Druckanschluss) sind miteinander<br />

verschweißt, wodurch eine Leckage<br />

ausgeschlossen wird. Aufgrund der<br />

äußerst kompakten Bauform eignet<br />

sich der Sensor zur Integration in<br />

Ventilen und Werkzeugen.<br />

Besondere Merkmale<br />

• Sehr kleine, kompakte und robuste<br />

Bauform<br />

• Messbereich bis zu 900 bar<br />

• Analog oder digital mit I²C Schnittstelle<br />

• Miniaturbauform geeignet für<br />

Werkzeugintegration<br />

Hydac Electronic<br />

IO-Link Produkte<br />

Die Digitalisierung der untersten<br />

Feldebene gewährleistet eine bidirektionale<br />

Kommunikation mit den<br />

verwendeten Sensoren und schafft<br />

damit auch die Basis für neue<br />

Lösungen im Kontext des Internet<br />

der Dinge. Mit der Verwendung von<br />

Sensoren mit einer IO-Link-Schnittstelle<br />

(Bild 3) können beispielsweise<br />

neue Dienste wie Ferndiagnose,<br />

Fernwartung oder zustandsbasierte<br />

vorausschauende Instandhaltung<br />

effizienter gestaltet werden.<br />

Für dementsprechende Systemarchitekturen<br />

bietet Hydac Electronic:<br />

• IO-Link-Senoren für Druck, Temperatur,<br />

Weg, Füllstand, Feuchte<br />

und Ölalterung<br />

• Smarte Sensoren mit IO-Link-<br />

Schnittstelle und vielfältigen Diagnosemöglichkeiten<br />

wie Gerätetemperatur,<br />

(temperaturnormierte)<br />

Betriebszeiten, Messbereichsüberwachung<br />

u.v.m.<br />

• Smarte Sensoren speziell zur<br />

Hydraulikspeicher-oder Filterüberwachung<br />

• Kombi-Sensoren n-in1<br />

• Position und Verfahrgeschwindigkeit<br />

• Füllstand und Temperatur<br />

• Feuchte und Temperatur, etc.<br />

• Netzwerkinterfacemodule zur<br />

Anbindung an das Internet der<br />

Dinge<br />

• IO-Link Master mit 4 oder 8 Ports<br />

• Class A und Class B<br />

• Messgerät und Datenrekorder mit<br />

IO-Link-Schnittstelle zur Datenanalyse<br />

und Sensorparametrierung<br />

• USB-IO-Link Programmieradapter<br />

Bild 3: Sensor mit IO-Link-<br />

Schnittstelle<br />

66 Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022


Sensoren<br />

Smarte Sensoren<br />

Smarte Sensoren (Bild 4) gehören<br />

zu wichtigen Bausteinen zur Umsetzung<br />

von Industrie 4.0-Lösungen.<br />

Neue Geschäftsmodelle oder effizientere<br />

Systemlösungen basieren<br />

sehr stark auf Informationen, die<br />

von Sensoren zur Verfügung gestellt<br />

werden. Smarte Sensoren, welche<br />

in den meisten Fällen eine Weiterentwicklung<br />

bestehender Sensoren<br />

darstellen, können zusätzliche<br />

wertvolle Informationen zur<br />

Verfügung stellen. Auch im Hinblick<br />

auf effizientere Condition Monitoring-<br />

oder Predictive Maintenance-<br />

Lösungen sind Zusatzinformationen<br />

wie beispielsweise Systemüberlastungen,<br />

Prozesswertstatistiken,<br />

Temperaturprofil, Betriebsstunden<br />

sehr nützlich. Smarte Sensoren<br />

können dazu beitragen,<br />

Bild 4: Smarte Sensoren<br />

dynamische, echtzeitoptimierte<br />

sowie sich selbst organisierende<br />

Prozesse effektiv zu unterstützen<br />

und zu optimieren, was letztendlich<br />

in einem höheren Kundennutzen<br />

betreffend Verfügbarkeit, Ressourcenverbrauch<br />

und Kostenreduzierung<br />

resultiert.<br />

Auf der Basis einer langjährigen<br />

Erfahrung im Sensorbereich und<br />

einem tiefgehenden Applikationswissen<br />

hat Hydac Smarte Sensoren<br />

für unterschiedliche Anwendungsfälle<br />

und Einsatzgebiete entwickelt.<br />

Besondere Merkmale<br />

• Mehrere Messgrößen in einem<br />

Sensor<br />

• Datalogging<br />

• Nutzungsprofile betreffend Druck<br />

und Temperatur<br />

• Ausgabe von Warn- bzw. Alarmsignalen<br />

oder Handlungsempfehlungen<br />

• Überlasterkennung<br />

• Betriebsstundenzähler, auch<br />

temperaturgewichtet<br />

• Bidirektionale Kommunikation z.B.<br />

über IO-Link oder CANOpen ◄<br />

Digitaler Eintauchfühler<br />

Der MOP301 Feuchte-in-Öl-<br />

Fühler ermöglicht die zuverlässige<br />

Messung der Wasseraktivität,<br />

Temperatur und des absoluten<br />

Wassergehalts verschiedener<br />

Öle.<br />

Der MOP301 Eintauchfühler von<br />

E+E Elektronik misst präzise die<br />

Feuchtigkeit in Transformatoren-,<br />

Schmier- oder Hydrauliköl sowie in<br />

Dieselkraftstoff. Er dient der vorbeugenden<br />

Wartung von Anlagen<br />

und Maschinen. Der Edelstahl-<br />

Fühler kann in Ölen bis 120 °C<br />

und 20 bar Druck eingesetzt werden.<br />

Die Messdaten für Wasseraktivität,<br />

Temperatur und absoluten<br />

Wassergehalt stehen über die<br />

RS485-Schnittstelle mit Modbus<br />

RTU-Protokoll zur Verfügung. Die<br />

beim MOP301 eingesetzten E+E<br />

Feuchtesensorelemente zeichnen<br />

sich durch ihre Langzeitstabilität<br />

und Verschmutzungs resistenz<br />

aus. Sie sind die Grundlage für<br />

eine hochgenaue und zuverlässige<br />

Feuchte- und Temperaturmessung.<br />

Mechanisch überzeugt der<br />

Eintauchfühler durch ein robustes<br />

Edelstahlgehäuse mit Schutzart<br />

IP66, ein ölbeständiges Kabel<br />

und einen umspritzten M12-Stecker.<br />

Er kann in einem Temperaturbereich<br />

von -40 bis 120 °C<br />

und bis zu 20 bar Druck eingesetzt<br />

werden.<br />

Verschiedene Fühler- und Kabellängen<br />

sowie die schlanke Bauform<br />

erlauben eine besonders flexible<br />

Installation des MOP301. Mit<br />

der praktischen Verschiebeverschraubung<br />

kann die Eintauchtiefe<br />

exakt eingestellt und falls<br />

nötig verändert werden. Mithilfe<br />

eines optionalen Kugelhahns ist<br />

ein Ein- und Ausbau des Fühlers<br />

ohne Prozessunterbrechung und<br />

unter Druck möglich.<br />

Der MOP301 stellt den Feuchtegehalt<br />

des Öls als absoluten oder<br />

relativen Wert zur Verfügung. Die<br />

Wasseraktivität (aw) gibt den relativen<br />

Feuchtegehalt eines Öls an<br />

und beschreibt das Verhältnis von<br />

tatsächlicher zu maximal möglicher<br />

Menge an gelöstem Wasser.<br />

Der aw-Wert gibt Auskunft darüber,<br />

wie nahe das Öl dem Sättigungspunkt<br />

bei einer bestimmten<br />

Temperatur ist.<br />

• E+E Elektronik Ges.m.b.H.<br />

info@epluse.com<br />

www.epluse.com<br />

SM205-Genau-Flexibel-Kompakt<br />

Der induktive Wegaufnehmer<br />

SM205 misst in der Standardausführung<br />

Wege bis zu 4 mm<br />

bei einer Linearität von ± 0,25 %.<br />

Der Spulenkörper bietet eine Ø 6<br />

mm Bohrung, der Stößel hingegen<br />

Ø 3 mm.<br />

So können auch radiale Bewegungen<br />

aufgenommen werden.<br />

Durch die Anordnung der Spulen<br />

lösen jedoch nur axiale Veränderungen<br />

eine Magnetfeldänderung<br />

aus. So kann ein genaues<br />

Ergebnis gewährleistet werden.<br />

Der kompakte Sensor mit einer<br />

Kantenlänge von 15 mm ist nach<br />

IP68 zertifiziert und kann somit<br />

auch in feuchter Umgebung eingesetzt<br />

werden. Schraubaufnahmen<br />

sorgen für eine leichte Montierbarkeit.<br />

Speisung und Auswertung des<br />

Sensors findet über externe Elektronikmodule<br />

statt – in Verbindung<br />

mit dem ASIC- Baustein<br />

SM17 lässt sich der Aufbau in<br />

bestehende Systeme integrieren,<br />

im Zusammenspiel mit dem<br />

Baustein SM12 steht ein fertiges<br />

System bereit.<br />

Der Wegaufnehmer SM205<br />

kann in verschiedenen Gehäuseund<br />

Stößelvariationen (z.B. als<br />

Doppelstößel mit beidseitigem,<br />

genormtem Außengewinde) sowie<br />

als kundenspezifische Sonderanfertigung<br />

bezogen werden.<br />

SENSOR+TEST, Halle 1, Stand 356<br />

• a.b.jödden gmbh<br />

www.abjoedden.de<br />

Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022<br />

67


Sensoren<br />

Sensoren in der Produktionsline kalibrieren<br />

In situ-Kalibrierungen sorgen für wirtschaftliche und qualitätsorientierte Prozesskontrolle<br />

Die in situ-Kalibrierung stellt eine optimale Alternative zur kostenintensiven Kalibrierung im Labor dar und hilft, wiederholte Prozessvalidierung zu<br />

vermeiden<br />

Autoren:<br />

Stephan Vogel,<br />

Head of Business Development<br />

und Peter Jäger,<br />

Service Development &<br />

Calibration Operations Manager<br />

Kistler Group<br />

info@kistler.com<br />

www.kistler.com<br />

Eine moderne und<br />

wirtschaftliche Fertigung<br />

ohne Sensoren in der Linie?<br />

Mittlerweile undenkbar! Sensoren<br />

in der Produktion helfen<br />

die Qualität zu überwachen, Ausschuss<br />

zu vermeiden und bilden<br />

die Grundlage für eine lückenlose<br />

Dokumentation des Produktionsprozesses<br />

insbesondere bei<br />

sicherheitsrelevanten Teilen. Um<br />

höchsten Qualitätsstandards zu<br />

entsprechen, sind Hersteller in<br />

vielen Bereichen verpflichtet,<br />

regelmäßige Kalibrierungen<br />

durchzuführen und die Präzision<br />

der Messmittel sicherzustellen.<br />

Die in situ-Kalibrierung stellt eine<br />

optimale Alternative zur kostenintensiven<br />

Kalibrierung im Labor<br />

dar. Neben reduzierten Stillstandzeiten<br />

bietet diese Methode den<br />

Vorteil, dass sich die Messkette<br />

so ganzheitlich kalibrieren lässt<br />

– vom Sensor über die Leitungsführung<br />

der Anlage bis zu Messund<br />

Auswertegeräten.<br />

Sensoren direkt in der<br />

Produktionslinie<br />

Direkt in die Produktionslinie integrierte<br />

Sensoren erfüllen zwei wichtige<br />

Aufgaben: Zum einen überwachen<br />

sie kontinuierlich qualitätsrelevante<br />

Fertigungsschritte und<br />

gewährleisten, dass die produzierten<br />

Teile höchsten Sicherheitsansprüchen<br />

genügen. Zum anderen sammeln<br />

sie Messdaten zu qualitätsrelevanten<br />

Merkmalen in Echtzeit und<br />

legen so die Grundlage zur Erfüllung<br />

der Dokumentationspflicht, wie sie<br />

etwa für die Herstellung von Medizinprodukten<br />

und Automotive-Komponenten,<br />

gefordert wird. Die Sensoren,<br />

die in den Fertigungsanlagen<br />

verbaut sind, erfassen dazu alle qualitätsrelevanten<br />

Fertigungsparameter<br />

ohne zusätzlichen Prüfaufwand.<br />

Präzise Messmittel dank<br />

regelmäßiger Kalibrierungen<br />

Mit der Zeit können jedoch<br />

Umwelteinflüsse wie Temperatur<br />

und Luftfeuchte, aber auch Staub,<br />

Chemikalien, mechanische Abnutzung<br />

oder Alterung die Präzision<br />

der Sensoren beeinflussen. Regelmäßige<br />

Kalibrierungen decken<br />

diese Effekte auf. So können Hersteller<br />

eventuelle Abweichungen<br />

korrigieren sowie fehlerhafte Sensoren<br />

erkennen und frühzeitig austauschen,<br />

um die Sicherheit und<br />

Qualität der Produkte zu gewährleisten.<br />

Nahezu alle gängigen Normen<br />

für Qualitätsmanagementsysteme<br />

schreiben deswegen eine<br />

regelmäßige Überprüfung der verwendeten<br />

Messmittel vor.<br />

Die Normen definieren dabei aber<br />

weder den genauen Ablauf einer<br />

Kalibrierung noch, wie häufig diese<br />

durchgeführt werden muss. Die<br />

meisten fertigenden Unternehmen<br />

erstellen daher einen haus eigenen<br />

Prüfplan für ihre Messmittel und verwalten<br />

diesen vor Ort. Er legt dann<br />

unter anderem fest, wie häufig eine<br />

Überprüfung der Messmittel durchgeführt<br />

werden soll und wie diese<br />

im Detail ablaufen.<br />

68 Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022


Sensoren<br />

Alternative zu<br />

kostenintensiver<br />

Kalibrierung im Labor<br />

Grundsätzlich stehen Herstellern<br />

zwei Kalibriermethoden zur Wahl:<br />

eine Kalibrierung im Labor oder vor<br />

Ort in der eigenen Maschine. Entscheiden<br />

sie sich für die erste Option,<br />

müssen sie zunächst das Messmittel<br />

aus der Fertigungs maschine ausbauen<br />

und in ein eigens für Kalibrierungen<br />

akkreditiertes Labor einschicken.<br />

Solche zertifizierten Labore<br />

arbeiten nach einer internationalen<br />

Norm, die den Ablauf und die Dokumentation<br />

des Kalibrierprozesses<br />

festschreibt – Hersteller profitieren<br />

also von einem hohen Qualitätsstandard.<br />

Der Nachteil: Diese<br />

Methode ist besonders kostenintensiv,<br />

denn das Messmittel fällt für<br />

den Zeitraum der Kalibrierung aus.<br />

Sind Austauschsensoren vorhanden,<br />

steht die Anlage wenigstens<br />

während der Rüst- und Montagearbeiten<br />

still. Sind diese nicht verfügbar,<br />

fällt die Produktions anlage aus,<br />

bis das Labor den Sensor zurückschickt.<br />

Bedenkt man, dass eine<br />

Laborkalibrierung im Schnitt etwa<br />

zwei Wochen in Anspruch nimmt,<br />

ergibt sich daraus ein nicht zu unterschätzender<br />

finanzieller Nachteil<br />

für Hersteller.<br />

Die Messkette ganzheitlich<br />

kalibrieren<br />

In situ-Kalibrierungen haben im<br />

Vergleich dazu den Vorteil, dass<br />

Montage- und Rüstzeiten sowie<br />

Transportzeiten wegfallen. Die<br />

Anlage steht nur für die Dauer<br />

der Kalibrierung still. Im Vergleich<br />

zur Laborkalibrierung eine signifikante<br />

Zeit- und Kostenersparnis.<br />

Dadurch, dass die Sensoren während<br />

der in situ-Kalibrierungen in<br />

der Anlage bleiben, können Hersteller<br />

zudem die gesamte Messkette<br />

– also vom Sensor über die in<br />

der Anlage verbaute Leitungsführung<br />

bis zum Mess- und Auswertegerät<br />

kalibrieren. Messunsicherheiten,<br />

die von einzelnen Komponenten<br />

entlang der Messkette verursacht<br />

werden, lassen sich dadurch<br />

berücksichtigen.<br />

Voraussetzungen für in situ-<br />

Kalibrierungen im Vorfeld<br />

prüfen<br />

Bauartbedingt lassen sich in situ-<br />

Kalibrierungen allerdings nicht auf<br />

jeder Anlage durchführen. Nicht<br />

jede Maschine ist in der Lage, die<br />

zur Kalibrierung benötigten Kräfte<br />

aufzubringen und lange genug zu<br />

halten, um aussagekräftige Messdaten<br />

zu generieren. Auch ob sich<br />

die benötigten Lastpunkte mit der<br />

Maschine und der integrierten Software<br />

anfahren lassen, ist vorab zu<br />

prüfen. Zudem ist die in situ-Kalibrierung<br />

eine Platzfrage: Reicht<br />

der Platz, um einen Referenzsensor<br />

zusammen mit einem Adapter<br />

zu platzieren? Und lässt die verwendete<br />

Messdatenverwaltung die Integration<br />

eines Kalibrierprozesses zu?<br />

Experten unterstützen<br />

Anbieter von in situ-Kalibrierungen,<br />

wie etwa der Messtechnik-Experte<br />

Kistler, können dabei<br />

helfen, diese Fragen zu beantworten.<br />

Geschulte Service-Mitarbeiter<br />

begleiten und beraten Hersteller<br />

dabei entlang des gesamten<br />

Prozesses. Im ersten Schritt prüfen<br />

sie die Machbarkeit einer Kalibrierung<br />

vor Ort. Sind die Voraussetzungen<br />

gegeben, stehen die<br />

Experten auch bei der weiteren<br />

Vorbereitung zur Seite. Gemeinsam<br />

mit dem Hersteller definieren<br />

sie den idealen Kalibrierprozess<br />

und prüfen, ob zusätzliches Equipment,<br />

wie zum Beispiel ein Adapter<br />

für den Referenzsensor, nötig<br />

ist. Checklisten für die Anwender<br />

begleiten den Prozess und dienen<br />

zusätzlich als Prozessdokumentation.<br />

So gehen Effizienz, Sicherheit,<br />

Qualität und Wirtschaftlichkeit<br />

bei der Kalibrierung von Sensoren<br />

in der Produktionslinie Hand<br />

in Hand. ◄<br />

Geschulte Service-Mitarbeiter von Kistler begleiten und beraten entlang des gesamten Kalibrierprozesses und führen die in situ-Kalibrierung gemäß<br />

Kundenwunsch fachgerecht an Kundenstandorten durch<br />

Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022<br />

69


Sensoren<br />

Integrierte Vision-Plattform für<br />

3-D-Anwendungen<br />

Neue 3-D Sensorserie beherrscht Stereo-Vision und Time-of-flight Verfahren<br />

SmartRunner 3-D Stereo und Time-of-flight<br />

Pepperl+Fuchs SE<br />

www.pepperl-fuchs.com<br />

SmartRunner Stereo Vision im Einsatz: Getränkekiste<br />

Wo automatisiert verpackt wird,<br />

dort sind häufig auch fahrerlose<br />

Flurförderzeuge unterwegs. Die<br />

3-D-Vision-Daten für die Steuerung<br />

solch unterschiedlicher Anwendungen<br />

liefert die neue Sensor serie<br />

SmartRunner Explorer 3-D von<br />

Pepperl+Fuchs. Sie umfasst zwei<br />

Gerätevarianten mit eigenen Messverfahren<br />

auf einer Plattform: Stereo<br />

Vision und Time-of-Flight. Im gleichen<br />

Gehäuse untergebracht, mit<br />

einheitlicher Anwendersoftware und<br />

Datenausgabe, lässt sich der Integrationsaufwand<br />

für 3-D-Anwendungen<br />

beträchtlich reduzieren.<br />

Herkömmliche Vision-Sensoren leiten<br />

in der Regel aus einem erfassten<br />

2-D-Bild verschiedene steuerungsrelevante<br />

Merkmale ab. Die meisten<br />

Geräte sind auf bestimmte, eng definierte<br />

Anwendungen spezialisiert. Sie<br />

können zum Beispiel für die Vollständigkeitskontrolle<br />

bei Getränkekisten verwendet<br />

werden und feststellen, ob alle<br />

Fächer belegt sind. Für die Qualitätskontrolle<br />

der Abfüllanlage gibt es hier aber<br />

mindestens noch eine relevante Frage:<br />

Sitzen die Kronkorken oder Schraubverschlüsse<br />

korrekt auf den Flaschen?<br />

Sie lässt sich mit einem 2D-Sensor aus<br />

demselben Blickwinkel nur sehr schwer<br />

beantworten, da die Tiefeninformation<br />

der z-Achse fehlt. Dagegen kann ein<br />

3-D-Gerät die Daten für beide Kontrollaufgaben<br />

in einem automatisierten<br />

Durchgang liefern.<br />

Komplexe<br />

Situationsabbildung in<br />

Stereo Vision 3-D<br />

Das Stereo-Vision-Gerät hat eine<br />

Reichweite von einem Meter und<br />

eine Auflösung von 1,4 Megapixel.<br />

Die Größe des Erfassungsbereichs<br />

beträgt im Abstand von 600 Millimeter<br />

400 x 350, bei 900 Milli meter 550<br />

x 500 Millimeter. Mit diesen Parametern<br />

ist es für die hochpräzise<br />

Erfassung von Objekten in diesem<br />

Nahbereich optimiert und insbesondere<br />

für Inspektionsanwendungen<br />

geeignet. Es kann zum Beispiel für<br />

die Prüfung und Zählung von definierten<br />

Objekten oder zur Volumenerfassung<br />

verwendet werden.<br />

Die zusätzliche Tiefeninformation<br />

in z-Richtung eröffnet ganz neue<br />

Möglichkeiten in der Anwendung,<br />

die mit herkömmlichen Sensoren<br />

verschlossen bleiben.<br />

Das Gerät arbeitet mit zwei<br />

Kameras. Anhand der hochaufgelösten<br />

2-D-Daten kann der Sensor<br />

exakt auf das Zielobjekt ausgerichtet<br />

werden, wodurch eine vereinfachte<br />

Interpretation der Messergebnisse<br />

möglich wird. Ihre 2-D-Bilder<br />

werden im ersten Schritt automatisch<br />

zu einem Disparitätenbild<br />

überlagert, welches die Basis der<br />

3-D-Punktewolke bildet. Zur Ergänzung<br />

sei erwähnt, dass alle Geräte<br />

ab Werk kalibriert sind.<br />

Typisches Einsatzfeld<br />

Ein typisches Einsatzfeld ist die<br />

Erfassung einer amorphen Masse<br />

in einer Verpackungseinheit, zum<br />

Beispiel Bananen in einer offenen<br />

Versandkiste. Diese soll so voll wie<br />

möglich bestückt sein, doch ohne<br />

dass etwas übersteht. Schließlich<br />

könnte eine einzige beschädigte<br />

Frucht den gesamten Kisteninhalt<br />

verfaulen lassen. Auf dem 3-D-Bild<br />

des SmartRunner 3-D Explorer wird<br />

jeder Überstand zuverlässig angezeigt,<br />

bei gleichzeitiger Erfassung<br />

des Füllgrads.<br />

Dynamische Datenausgabe<br />

mit Time-of-Flight<br />

Bei der ToF-Variante stehen Reichweite<br />

und Signalfrequenz im Vordergrund.<br />

Signalerfassung und -ausgabe<br />

sind für Anwendungen mit größerem<br />

Messbereich optimiert, bei<br />

denen es auf kurze Reaktionszeiten<br />

ankommt. Das Gerät hat eine einzelne<br />

Kamera mit einer VGA-Auflösung<br />

von 640 x 480 Pixel und einer<br />

Messrate von 30 Hz. Der Erfassungsbereich<br />

ist 7,5 Meter lang.<br />

Das Infrarotlicht, das die DuraBeam-<br />

Beleuchtung des Sensors emittiert,<br />

hat eine Wellenlänge von 940 Nanometer.<br />

Sie hält großen Abstand zum<br />

Spektrum des Tageslichts sowie herkömmlicher<br />

Beleuchtung. Der Sensor<br />

ist damit in hohem Maß unempfindlich<br />

gegenüber Fremdlicht, auch<br />

im Außenbereich.<br />

Eine typische Anwendung kann<br />

zum Beispiel die Steuerung eines<br />

fahrerlosen Transportfahrzeugs<br />

(AGV) sein. Der SmartRunner 3-D<br />

liefert die 3-D Punktewolke, welche<br />

die Aussparungen im Palettenfuß<br />

und ebenso die Konturen der<br />

Palettenbeladung erkennen lässt.<br />

All in one<br />

Beide Gerätevarianten sind Rohdatensensoren,<br />

die kalibriert ausge-<br />

70 Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022


Sensoren<br />

Neue Miniatur-Triax-Sensoren<br />

Einfache Handhabung verspricht auch 4-Pin-<br />

Stecker (¼-28 Zoll), der die Verwendung von<br />

Standardmesskabeln ermöglicht.<br />

Masse-isolierte Miniatur-Triax-<br />

Beschleunigungssensoren mit TEDS<br />

Die triaxial messenden ICP-Beschleunigungssensoren<br />

der Serie 356A4x von PCB Piezotronics<br />

bieten TEDS (Transducer Electronic Data<br />

Sheet) und stehen mit den Messbereichen 50,<br />

100 und 500 g zur Verfügung. Die hermetisch<br />

dichten Titangehäuse haben eine Kantenlänge<br />

von nur etwa 11 mm und eignen sich dank der<br />

integrierten Masseisolierung hervorragend für<br />

NVH-Messungen an Elektrofahrzeugen, Modaluntersuchungen<br />

und Baugruppenpüfungen.<br />

Top Features<br />

• Leichtes und hermetisch dichtes Titangehäuse<br />

• Masseisolierung<br />

• Verwendung von Standardmesskabeln<br />

Weitere Informationen unter<br />

• www.synotech.de/PCB-J356A43<br />

• www.synotech.de/PCB-J356A44<br />

• www.synotech.de/PCB-J356A45<br />

Extrem kleiner triaxialer ICP-Sensor<br />

mit Stecker<br />

Das Modell 356A06 (rechts) bietet bei einer<br />

Empfindlichkeit von 5 mV/g einen Messbereich<br />

von 1000 g und einen großen Frequenzbereich<br />

für viele Arten von Vibrationstests. Der hohe<br />

Schockschutz und sein hermetisch dichtes Titangehäuse<br />

machen den Sensor trotz seiner kleinen<br />

Abmaße robust. Dank des Mini-4-Pin-Steckers<br />

ist das Kabel einfach austauschbar und<br />

der Sensor lässt sich einfach applizieren. Mit<br />

einem Gewicht von einem Gramm eignet sich<br />

der Sensor hervorragend für die Messung an<br />

kleinen Bauteilen und verhindert Mass-Loading-<br />

Effekte. Das Modell ist der nach eigenen Angaben<br />

kleinste erhältliche triaxiale ICP-Sensor mit<br />

Stecker. Der Sensor kann mit jeder ICP-Speisung<br />

betrieben werden, die mit 18…30 VDC<br />

und 2…20 mA Konstantstrom versorgt wird.<br />

• PCB Synotech GmbH<br />

info@synotech.de<br />

www.synotech.de<br />

liefert werden. Sie verwenden eine<br />

identisch standardisierte Datenstruktur<br />

und dieselbe Anwendersoftware<br />

ViSolution mit einer einheitlich<br />

gestalteten intuitiven Benutzerführung.<br />

Die Software wird mit<br />

den Geräten kostenfrei zur Verfügung<br />

gestellt. Die aufgabenspezifische<br />

Visualisierung von 2-D- und<br />

3-D-Daten wird mit wenigen Klicks<br />

aufgebaut.<br />

Nach der Inbetriebnahme eines<br />

ersten Gerätes der SmartRunner<br />

Explorer 3-D-Serie können weitere<br />

Geräte in beiden Varianten und für<br />

unterschiedliche Anwendungsspektren<br />

durch Duplizieren integriert werden.<br />

Ein Ethernet Gigabit Interface<br />

sorgt für schnelle Datenübertragung.<br />

Das einheitliche hochstabile Aluminiumgehäuse<br />

leitet die Betriebswärme<br />

ab und gleicht unerwünschte Temperatureinflüsse<br />

aus.<br />

am Gehäuse unterstützt. Zusammen<br />

können die beiden Gerätevarianten<br />

der Serie SmartRunner<br />

Explorer 3-D die allermeisten<br />

3-D-Anwendungen für Vision-<br />

Sensoren in der industriellen Praxis<br />

abdecken, von der präzisen<br />

Objektvermessung auf Förderbändern<br />

bis zur exakten Positionierung<br />

von Roboterarmen. Dank<br />

der einheitlichen Plattform sinkt der<br />

Integrationsaufwand. ◄<br />

Inbetriebnahme und<br />

Parametrierung<br />

lassen sich mit ViSolution anhand<br />

von Livedaten intuitiv durchführen.<br />

Beim Gerätetausch gilt Plug&Play,<br />

eine Neukalibrierung entfällt. Die<br />

Montage wird durch ein Ausrichtlineal<br />

und Ausrichtungsbohrungen<br />

SmartRunner 3-D ToF Einsatz: Palettenerkennung<br />

Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022<br />

71


Software<br />

Effiziente Datenanalyse und Grafikerstellung<br />

SENSOR+TEST, Halle 1, Stand 363<br />

ADDITIVE Soft- und Hardware<br />

für Technik und Wissenschaft<br />

GmbH<br />

info@additive-net.de<br />

www.additive-net.de<br />

Die Software OriginPro ist die Datenanalyse-<br />

und Grafiksoftware der Wahl für<br />

weltweit über eine halbe Million Wissenschaftler<br />

und Ingenieure aus den unterschiedlichsten<br />

Sparten der Forschung,<br />

Industrie und Lehre. OriginPro wurde<br />

entwickelt, um den Umgang mit den<br />

täglich anfallenden Datenmengen und<br />

deren Auswertung effizient zu gestalten.<br />

Daten können hierzu von nahezu<br />

jeder möglichen Quelle importiert und<br />

auf Wunsch automatisiert verarbeitet<br />

werden. Analyseergebnisse lassen<br />

sich schnell und einfach in über<br />

100 verfügbaren, anpassbaren Grafiken<br />

publikationsreif ausgeben – egal<br />

ob 2D oder 3D.<br />

Intuitive Benutzeroberfläche<br />

Für den Einsteiger bietet die Software<br />

eine intuitiv zu bedienende Benutzeroberfläche<br />

mit Arbeitsblättern<br />

und Analyse- und Diagrammvorlagen,<br />

die sich per Mausklick anpassen<br />

lassen. Fortgeschrittene Anwender<br />

nutzen Python oder C innerhalb<br />

von OriginPro und automatisieren<br />

Auswerteaufgaben. Zur<br />

Verfügung stehen benutzerspezifische<br />

Analyse- und Grafikwerkzeuge,<br />

Templates und auch Stapelverarbeitung.<br />

Die erstellten Grafiken<br />

und Reports lassen sich einfach in<br />

Word, PDF oder HTML ausgeben.<br />

Software für komplexe Prüfaufgaben und<br />

Prüfautomatisierung<br />

Mit neuen Standards Kosten senken<br />

und Effizienz steigern - so lautet das<br />

Ziel. Digitalisierung, IoT oder Industrie<br />

4.0 interpretieren dieses Ziel für alle<br />

Unternehmensprozesse. Unternehmen<br />

benötigen neue Strukturen und intelligente<br />

Lösungen. Digitalisierte Prüfprozesse<br />

sind ein Bestandteil dieses Ziels.<br />

Richtig eingesetzt können sie die Produktivität<br />

erhöhen, die Qualität steigern,<br />

Produktionsprozesse auswerten, Transparenz<br />

steigern und wichtige Daten für<br />

Folgeprozesse zur Verfügung stellen.<br />

Intelligente Funktionen für<br />

mehr Produktqualität<br />

SonicTC ist eine universell einsetzbare<br />

Mess- und Prüfsoftware. Die<br />

Idee für die Entwicklung von SonicTC<br />

war, die Vielzahl individueller Prüfaufgaben<br />

im Industrie alltag, in nur<br />

eine standardisierte Softwarelösung<br />

abzubilden. Die erste Herausforderung<br />

in der Entwicklung: dem breiten<br />

Anwendungsspektrum, mit teilweise<br />

hochkomplexen Prüfszenarien<br />

gerecht zu werden, ohne zu nivellieren.<br />

Die zweite Herausforderung:<br />

eine Software als Standard zu programmieren,<br />

die es dem Anwender<br />

ermöglicht, eigene Prüfaufgaben<br />

ohne Programmierkenntnisse zu<br />

konfigurieren, quasi als „shop“ mit<br />

„drag & drop“ Funktion.<br />

Modulbibliothek und<br />

selbsterklärende Benutzeroberfläche<br />

Die neue Version OriginPro 2022<br />

bringt unter anderem neue Apps,<br />

Diagrammtypen und die automatische<br />

Vervollständigung für Funktionen<br />

und Namen mit sich. Erweitert<br />

wird die Software außerdem<br />

um das Vorlagencenter für Grafiken<br />

und Mappen, durch das Anwender<br />

ihr OriginPro den Aufgaben anpassen<br />

und um neue Darstellungsarten<br />

erweitern können. Erstmals ist es<br />

zudem möglich, mit Origin Cloud<br />

Connect Daten und Ergebnisse in<br />

und aus OneDrive und Google Drive<br />

zu laden und zu speichern.<br />

Die Neuerungen auf einen<br />

Blick:<br />

• Objektverwaltung: Minisymbolleisten<br />

und Diagrammobjekte<br />

• Notizen zu Arbeitsblattzellen hinzufügen<br />

• Bereiche mit Namen und automatische<br />

Vervollständigung für<br />

Formeleingabe<br />

• Bilder als verknüpfte Datei in Diagramm<br />

einfügen<br />

• Bild, das als Grafikhintergrund<br />

verwendet wird, eine XY-Skalierung<br />

zuweisen<br />

• Benutzerdefinierbare Gitternetze<br />

für Diagramm- und Layoutseiten<br />

• Vorlagen von der Website von<br />

OriginLab herunterladen<br />

• Vereinfachter Grafikexport und<br />

Diagramm als Bild kopieren<br />

• Mit OneDrive und Google Drive<br />

verbinden<br />

• Neue Diagrammtypen<br />

• Neue Apps ◄<br />

Qualitätsprüfungen erfolgen<br />

zerstörend, optisch, zerstörungsfrei,<br />

akustisch, taktil und natürlich<br />

messtechnisch. SonicTC kann durch<br />

den modularen Grundaufbau der<br />

Software die vielseitigen Varianten<br />

dieser „prüftechnischen Aufgaben“<br />

abbilden. Dabei geht SonicTC<br />

noch einen Schritt weiter, alle Messdaten<br />

können zusätzlich in Korrelation<br />

gesetzt werden, um die Ergebnisbewertung<br />

noch aussagefähiger<br />

zu gestalten. Die Modul bibliothek<br />

stellt dem Anwender, eine umfassende<br />

Sammlung von Eigenschaf-<br />

72 Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022


Software<br />

Weiterentwicklung bewährter Programme<br />

STIEGELE Datensysteme: sd.Solutions 2022 - die MSR 4.0 Lösung für Windows 10 & 11<br />

m.Graph<br />

Bei m.Graph lag der Schwerpunkt<br />

in der Integration von<br />

Python als zusätzliche interne<br />

Skript-Sprache. Des Weiteren<br />

gibt es neue Funktionalitäten<br />

bei der zeitgleichen Auswertung<br />

von Messdaten in Verbindung<br />

mit Kamerabildern<br />

und Videos. Auch hier kommt<br />

das neue STDF-Format zur<br />

Anwendung. Dies ermöglicht<br />

uns, umfangreiche Begleitinformationen<br />

synchron mit Bildern<br />

zu speichern. Das Handling<br />

vieler Kanäle wurde verbessert,<br />

indem verschiedene<br />

Filter- und Suchfunktionen integriert<br />

wurden.<br />

STIEGELE Datensysteme GmbH<br />

www.stiegele.eu<br />

Corona zum Trotz war die Entwicklungsabteilung<br />

von Stiegele fleißig<br />

und hat zahlreiche Neuerungen in<br />

seine, seit Jahrzenten bewährten<br />

Programme m.Lab, m.Graph und<br />

m.Wave implementiert.<br />

m.Lab<br />

m.Lab wurde für E-Motoren fit<br />

gemacht – sowohl beim Messen<br />

als auch bei der Ansteuerung von<br />

elektrischen Antrieben. Dafür wurde<br />

zum einen das Echtzeitverhalten,<br />

zum anderen die Abarbeitung von<br />

mehreren Handlungssträngen mit<br />

unterschiedlichen Abtastraten weiter<br />

optimiert. Mehrphasen-MHz-<br />

Strom/Spannungs-Messungen mit<br />

Online-Berechnungen bei gleichzeitiger<br />

Echtzeit-Prüfstandssteuerung<br />

stellen nun kein Problem mehr<br />

dar. Zur optimalen synchronen Speicherung<br />

mehrerer Daten-Streams<br />

in einer Datei wurde das STDF-<br />

Datenformat entwickelt. Das neue<br />

Datenformat bietet auch die Möglichkeit,<br />

den Ansprüchen der IATF<br />

16949 Norm zur Nachverfolgbarkeit<br />

gerecht zu werden. MatLab/<br />

Simulink-Simulationsmodelle können<br />

nun durch die Bereitstellung<br />

eines eigenen Targets einfacher<br />

eingebunden werden.<br />

m.Wave<br />

Auch in m.Wave spielt das Scripting<br />

in Form einer neuen Aktionsliste<br />

eine große Rolle. Darüber hinaus<br />

wurden neue Arten der Sollwert-<br />

Generierung und neue Sollwert-<br />

Korrektur-Algorithmen eingebaut.<br />

Highlights, an denen<br />

gearbeitet wird<br />

• Optische Risserkennung mit Risslängenbeobachtung<br />

• Versuchsgütebeurteilung über<br />

Lebensdauerberechnungen<br />

• Interaktive Sollwertkorrektur für<br />

Nachfahrversuche<br />

• Körperschall-Auswertung<br />

• Mobile Devices Support ◄<br />

ten, Funktionen und Merk malen<br />

für unterschiedliche Prüfszenarien<br />

übersichtlich zur Verfügung.<br />

Daraus konfiguriert der Anwender<br />

intuitiv und in definierten Schritten<br />

die Leistung, von der Signalmessung<br />

über die Datenanalyse<br />

bis hin zur Messdatenbewertung<br />

und deren Korrelationen. Darüber<br />

hinaus kann SonicTC für die Entwicklung<br />

intelligenter Algorithmen<br />

zur Datenbewertung und Ergebnisausgabe<br />

genutzt werden.<br />

Integration. Effizienz.<br />

Vernetzung.<br />

Unabdingbare Voraussetzungen<br />

für den universellen Einsatz einer<br />

Prüfsoftware im Prüfmaschinenbau,<br />

ist die Fähigkeit zur einfachen<br />

Integration in automatisierte Fertigungsprozesse.<br />

Die Möglichkeit<br />

zur Anbindung an das Gesamtsystem<br />

über vorhandene industrielle<br />

Kommunikationsschnittstellen<br />

ist ebenso notwendig. SonicTC<br />

bietet integrierte Bibliotheken für alle<br />

gängigen Schnittstellen und Kommunikationsprotokolle.<br />

Der neue<br />

OPC-UA Standard ist in SonicTC<br />

integriert und stellt somit die reibungslose<br />

Integration in den Automatisierungsprozess<br />

sicher.<br />

•RTE Akustik + Prüftechnik GmbH<br />

www.sonictc.de<br />

Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022<br />

73


Software<br />

Analyse- und Konfigurationswerkzeug für die<br />

Visualisierung und Dokumentation<br />

eddylab GmbH<br />

www.eddylab.de<br />

Mit der Wirbelstromsensor-Software eddyMOTION<br />

bietet die eddylab GmbH ein Analyse- und Konfigurationswerkzeug<br />

für die Visualisierung und Dokumentation<br />

mechanischer Schwingungen sowie der Vor-Ort<br />

Linearisierung von Wirbelstromsensoren. Das windowsbasierte<br />

das Softwaretool vereint zusammen mit der<br />

TX-Wirbelstromsensor-Elektronik der eddylab GmbH<br />

gleich mehrere Leistungsmerkmale:<br />

eddyMOTION als Analysewerkzeug<br />

Als universal einsetzbares Analysewerkzeug zur<br />

Darstellung der Messwerte der TX-Wirbelstrom sensor-<br />

Elektronik ist eddyMOTION in verschiedene Funktionsbereiche<br />

gegliedert. Während der Funktionsbereich<br />

‚Oszilloskop‘ das ideale Werkzeug zur Analyse dynamischer<br />

Abläufe ist, stehen mit den Bereichen ‚FFT<br />

Analyse‘, ‚Datenlogger‘ und ‚Wasserfalldiagramm‘ eine<br />

Vielzahl weiterer Funktionen zur Schwingungsanalyse<br />

und Datenaufzeichnung zur Verfügung.<br />

Vor-Ort Linearisierung von<br />

Wirbelstromsensoren<br />

Darüber hinaus kann auch die Kalibrierung und Linearisierung,<br />

mit der Wirbelstromsensoren rückführbar<br />

kalibriert werden können, Vor-Ort und ohne fremde<br />

Hilfe vorgenommen werden. Neben der TX-Elektronik<br />

von eddylab GmbH und einem eddylab-Wirbelstromsensor<br />

benötigt man dazu einen Referenztaster, der<br />

zur Überprüfung des Sensors dient. Da das Genauigkeitsverhalten<br />

von Wirbelstromsensoren stark vom Targetmaterial<br />

abhängig ist, kann ein Wechsel des Materials<br />

schnell zu falschen Messergebnissen führen: Mithilfe<br />

der eddyMOTION-Software lässt sich der Wirbelstromsensor<br />

ganz einfach auf das neue Material<br />

kalibrieren, um lineare Messergebnisse zu erzielen.<br />

Mit drei verschiedenen Softwarevarianten bietet<br />

eddyMOTION die Möglichkeit, allen Anforderungen im<br />

Bereich Messdatenanalyse und -optimierung gerecht<br />

zu werden. ◄<br />

Juli 7/2021 Jg. 25<br />

Atop präsentiert sehr schnelle Slim-Type-<br />

Switches für industrielle Applikationen<br />

tekmodul Seite 102<br />

Sonderteil Einkaufsführer<br />

Industrielle Kommunikation<br />

ab Seite 47<br />

Einkaufsführer<br />

Industrielle<br />

Kommunikation<br />

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Kommunikation mit umfangreichem Produkt index,<br />

ausführlicher Lieferantenliste, Firmenverzeichnis und<br />

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Einsendeschluss der Unterlagen 6. 5. 2022<br />

Anzeigen-/Redaktionsschluss 13. 5. 2022<br />

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74 Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022


Software<br />

Mehr Zukunftssicherheit mit<br />

64-Bit-Technologie<br />

Neue Version von imc STUDIO 2022<br />

Mit imc STUDIO 2022 veröffentlicht imc<br />

Test & Measurement eine neue Version seiner<br />

umfassenden Messtechnik-Software für den<br />

gesamten Messprozess. imc STUDIO 2022<br />

verfügt jetzt über eine 64-Bit-Architektur und<br />

nutzt dank Parallelisierung moderne Multicore-<br />

PC-Hardware optimal aus. Anwender dürfen<br />

sich in der neuen Version über Leistungssteigerungen<br />

beim Streamen, Anzeigen und Analysieren<br />

großer Datenströme freuen und profitieren<br />

darüber hinaus von zahlreichen Verbesserungen,<br />

die unter anderem die Zusammenarbeit<br />

mit der Datenanalyse-Software imc<br />

FAMOS erleichtern.<br />

Hohe Zukunftssicherheit<br />

Mit der Überarbeitung der kompletten Codebasis<br />

und Umstellung auf moderne 64-Bit-<br />

Technologie bietet imc STUDIO 2022 seinen<br />

Anwendern für die wachsenden Anforderungen<br />

in der der Mess- und Prüftechnik eine hohe<br />

Zukunftssicherheit.<br />

Höhere Leistung und skalierbare<br />

Prozesse<br />

Bei der Erfassung, Verarbeitung und Auswertung<br />

umfangreicher Messdaten, deren<br />

Datei größen nun 2 GB überschreiten dürfen,<br />

und beim parallelen Ausführen verschiedener<br />

Aufgaben zeigt imc STUDIO 2022 eine höhere<br />

Leistung und skalierbare Prozesse. So lassen<br />

sich hohe Datenraten beispielsweise reibungslos<br />

streamen, während imc Inline FAMOS gleichzeitig<br />

Echtzeit-Berechnungen ausführt. Zudem<br />

zeigt imc STUDIO 2022 dank des neu implementierten<br />

imc3-Datenformats selbst große<br />

Datenmengen schnell an und erlaubt ruckelfreies<br />

Navigieren, Scrollen und Zoomen und ist<br />

robust selbst gegenüber einer Unterbrechung<br />

der Datenübertragung und gegenüber unvollständigen<br />

Datensätzen.<br />

Einfacher und effizienter<br />

Um die immer komplexeren Messtechnik-<br />

Anwendungen, die an Anwender hohe Anforderungen<br />

stellen, zu bewältigen, bietet die neue<br />

Version von imc STUDIO 2022 daher viele Verbesserungen.<br />

Mit diesen gelingt es, Arbeitsflüsse<br />

weiter zu vereinfachen, die Bedienung<br />

intuitiver zu gestalten und insgesamt effizienter<br />

zu arbeiten. So wurde beispielsweise die<br />

Bedienung des Datenbrowsers vereinfacht und<br />

die Zusammenarbeit mit der Datenanalyse-<br />

Software imc FAMOS verbessert. Des Weiteren<br />

wurde imc STUDIO 2022 einem “Facelift”<br />

unterzogen, sodass es mit seiner modernen<br />

und noch übersichtlicheren Benutzeroberfläche<br />

(GUI) jetzt mit der aktuellen Version der<br />

Datenanalyse-Software imc FAMOS harmoniert.<br />

• imc Test & Measurement GmbH<br />

hotline@imc-tm.de<br />

www.imc-tm.de<br />

Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022 75<br />

75


Messtechnik<br />

Fehler und Fallen<br />

Design mit Shunts<br />

Shunts nennt man die mehr oder weniger niederohmigen Messwiderstände in einem Strompfad. Je höher die<br />

an ihnen abfallende Leistung ist, umso sorgfältiger sollte man bei ihrem Einsatz sein. Hier wird erklärt, warum.<br />

Die Verwendung eines Shunts<br />

ist einfach und kostengünstig, hat<br />

jedoch den Nachteil eines Spannungsabfalls<br />

und somit Leistungsverlusts.<br />

Das hat zu einem breiten<br />

Angebot von Bauelementen im Sub-<br />

Milliohm-Bereich geführt. Nur: Je<br />

niedriger der Widerstandswert ist,<br />

desto größer ist der Einfluss von<br />

Fehlerquellen, da die Empfindlichkeit<br />

diesen gegenüber zunimmt.<br />

Diese Fehlerquellen müssen in<br />

jeder Phase der Komponentenauswahl<br />

und -prüfung, über das PCB<br />

Design bis hin zur Fertigung, identifiziert<br />

und minimiert werden. Einhergehend<br />

mit dem Verständnis für<br />

diese Fehlerquellen ist Folgendes<br />

zu vermeiden:<br />

• Prototypen funktionieren nicht<br />

wie erwartet.<br />

• unzulässig große Abweichungen<br />

während der Serienfertigung<br />

• Fehlalarme aufgrund vermeintlich<br />

schlechter Qualität der Bauelemente<br />

Fünf Fehlerquellen<br />

Im Überblick folgen die einzelnen<br />

Fehlerquellen nebst Ursache, Wirkung<br />

und Minimierungsmöglichkeit.<br />

1. Gemeinsame Leitungen<br />

Mit einem Widerstand im Milliohmbereich<br />

oder sogar darunter gewinnen<br />

Leitungswiderstände an Bedeutung.<br />

Je höher die zu messenden<br />

Ströme sind, um so mehr kann der<br />

Spannungsabfall über die Messleitung<br />

einen Fehler bei der Messung<br />

der Spannung erzeugen. Aus diesem<br />

Grund sollte eine Vierleitermessung<br />

(Kelvin-Kontaktierung)<br />

angestrebt werden.<br />

2. Elektromagnetische<br />

Verträglichkeit<br />

Die Spannung am Shunt ist immer<br />

sehr klein. Eingekoppelte Wechselströme<br />

über die Messschleife können<br />

deswegen eine merkliche Verfälschung<br />

der Messung bewirken.<br />

Abhilfe schafft man hier, indem die<br />

Fläche der Schleife so klein gehalten<br />

wird wie möglich. Zusätzlich sind<br />

verdrillte Leitungen sinnvoll.<br />

3. Thermoelektrische Spannungen<br />

Im Übergang zwischen unterschiedlichen<br />

Materialien wie Kup-<br />

Bild 1: Die Lokalisierung der Fehlerquellen<br />

Die Autoren:<br />

Stephen Oxley<br />

Business Development Engineer,<br />

TT Electronics<br />

Paul-Martin Kamprath, Leitung<br />

Marketing<br />

pk components GmbH<br />

www.pk-components.de<br />

Bild 2: Zusammenhänge der Parameter<br />

76 Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022


Messtechnik<br />

Anschlussart Bild Vorteile Nachteile<br />

Kelvin-Kontaktierung möglich,<br />

zwei Anschlüsse<br />

Semi-Kelvin-Kontaktierung,<br />

vier Anschlüsse<br />

echte Kelvin-Kontaktierung,<br />

vier Anschlüsse<br />

Tabelle 1: Spielarten der Kevin-Kontaktierung<br />

fer und Lot können thermoelektrische<br />

Spannungen entstehen.<br />

Deshalb ist es wichtig das Layout<br />

für den Shunt thermisch strikt symmetrisch<br />

auszulegen. Dann kompensieren<br />

sich die Thermospannungen<br />

infolge gegensätzlicher<br />

Polarität. Zusätzlich sind Materialien<br />

oder Legierungen, die einen<br />

geringen thermoelektrischen Effekt<br />

gegenüber Kuper aufweisen, zu<br />

bevorzugen.<br />

4. Temperaturemfindlichkeit des<br />

Shunts<br />

Auch Widerstände besitzen einen<br />

Temperaturkoeffizienten. Die Temperatur<br />

von der Umgebung, aber<br />

auch von der Eigenerwärmung<br />

1 geringe Kosten Performance abhängig von der<br />

Platine<br />

2 fehlersicheres Platinen-<br />

Layout<br />

3 fehlersicheres Platinen-<br />

Layout & geringer TCR<br />

abhängig. Der Temperaturkoeffizient<br />

des Shunts sollte ausreichend<br />

klein sein. Da der Widerstand der<br />

Zuleitungen einen nennenswerten<br />

Einfluss haben kann (s. oben), ist<br />

der gemeinsame Pfad der Spannungs-<br />

und Strommessung zu<br />

minimieren.<br />

5. Parasitäre Induktivitäten<br />

Diese können die Impedanz und<br />

das Einschwingverhalten beeinflussen.<br />

Ferrithaltige Legierungen<br />

sind deswegen zu vermeiden und<br />

die Zuleitungen sind möglichst kurz<br />

zu halten.<br />

Bild 1 informiert zur Lokalisierung<br />

der Fehlerquellen.<br />

höhere Kosten<br />

höchste Kosten<br />

Format Beispiel Kühlung Vorteile<br />

offen 1 hauptsächlich über die Luft geringe Beanspruchung der Lotverbindung<br />

Chip 2 hauptsächlich über die Platine geringe Kosten, niedriges Profil<br />

Tabelle 2: Die Formate und ihre Eigenschaften<br />

Auswahl des optimalen<br />

Bauelementes<br />

Bei der Auswahl des optimalen<br />

Shunts sind mehrere Faktoren zu<br />

berücksichtigen, die in vielen Fällen<br />

zusammenhängen. Die wichtigsten<br />

zu wählenden Parameter sind:<br />

• Widerstandswert<br />

• Toleranz (wenn keine Software-<br />

Kalibrierung verwendet wird)<br />

• Nennleistung<br />

• Temperaturkoeffizient des Widerstands<br />

(TCR)<br />

Die Zusammenhänge der Parameter<br />

sind in Bild 2 verdeutlicht. Zunächst<br />

ist zu klären, welcher maximale Strom<br />

gemessen wird und wie hoch die maximale<br />

Messspannung sein sollte bzw.<br />

welche Auflösung erreicht werden<br />

muss. Daraus ergeben sich die möglichen<br />

Widerstandswerte. Ein geringer<br />

TCR und eine hohe Nennbelastbarkeit<br />

verringern die Anfälligkeit gegenüber<br />

Messfehlern. Meist ist das<br />

allerdings mit höheren Stückkosten<br />

verbunden. Mit dem Wissen um eine<br />

tolerable Messabweichung kann ein<br />

akzeptabler Kompromiss zwischen<br />

Performance und Kosten gefunden<br />

werden. Wie oben erwähnt, ist eine<br />

Vierleiterkontkaktierung empfehlenswert.<br />

Hierfür gibt es unterschiedliche<br />

Anschlussarten bei den Widerständen,<br />

s. Tabelle 1. Und hinsichtlich<br />

der Wärmeableitung muss überlegt<br />

werden, wo die Wärme hingehen<br />

soll. Zwei Bauformen stehen zur<br />

Auswahl, s. Tabelle 2.<br />

Layout der Leiterbahnen<br />

und Pads<br />

Die Gestaltung des Platinenlayouts<br />

ist sehr kritisch hinsichtlich<br />

möglicher Fehlerquellen. Richtig<br />

ausgeführt, wird es die Vierleiterverbindung<br />

sicherstellen, thermoelektrische<br />

Spannungen, Temperaturanstiege<br />

und EMV-Einkoppelungen<br />

minimieren.<br />

Sicherstellung der<br />

Vierleiterverbindung<br />

Im Falle der eher üblichen Verwendung<br />

von Widerständen mit zwei<br />

Anschlüssen ist die Vorbereitung der<br />

Vierleiterverbindung im Layout zu<br />

berücksichtigen. Dazu zeigt Bild 3<br />

ein schlechtes Design, Bild 4 ein<br />

gutes Design und das Aufmacherbild<br />

ein optimales Design. Dieses<br />

eliminiert die gemeinsame Leitung<br />

mit den Lotverbindungen.<br />

Minimierung der thermoelektrischen<br />

Spannungen<br />

Ein gutes Layout minimiert die<br />

thermoelektrischen Spannungen,<br />

Bild 3: Schlechtes Design aufgrund der gemeinsamen Leitung (keine Kelvin-<br />

Kontaktierung)<br />

Bild 4: Gutes Design, die Kelvin-Kontaktierung wird berücksichtigt<br />

Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022<br />

77


Messtechnik<br />

Bild 8: Zur Regel mit den doppelten Quadraten<br />

Bild 5: Thermische Symmetrie hebt die thermischen Spannungen auf (V1 = V2)<br />

Bild 9: Ein Wärmebild<br />

Bild 6: Thermische Asymmetrie aufgrund einer Wärmequelle (V1 > V2)<br />

Bild 10: „Inverse“ Widerstände (Beispiel: TT Electronics Serie ULR3N)<br />

Bild 7: Thermische Asymmetrie aufgrund einer Wärmesenke (V1 < V2)<br />

die durch Wärmequellen und Wärmesenken<br />

hervorgerufen werden.<br />

In Bezug auf Wärmeunterschiede<br />

ist auf ein symmetrisches Design<br />

zu achten, s. die Bilder 5, 6 und 7.<br />

Temperatur-Management<br />

des Widerstands<br />

Mithilfe der Leiterplatte und -bahnen<br />

als Wärmesenke kann der<br />

Widerstand die volle Nennleistung<br />

erbringen. In diesem Fall sollte das<br />

Datenblatt die minimale Kupferfläche<br />

zeigen, die pro Terminal notwendig<br />

ist, um eine ausreichende<br />

thermische Ableitung zu bewerkstelligen.<br />

Wieviel Kupferfläche<br />

der Leitbahnen darf man für einen<br />

Anwendungsfall ansetzen? Eine<br />

konservative Regel besteht darin,<br />

zwei Quadrate entlang einer verbundenen<br />

Leiterbahn zu nehmen<br />

und diese Fläche zu summieren<br />

(Bild 8). Bild 9 bringt ein beispielhaftes<br />

Wärmebild.<br />

Man sollte beachten, dass selbst<br />

bei ausreichender Leiterbahnenflä-<br />

78 Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022


Messtechnik<br />

Bild 14: Hochstrom-Tastspitzen vermeiden! Sie scheinen für diese Messung<br />

sinnvoll zu sein, aber die vermehrten Kontaktpunkte führen zu unsicheren<br />

Mustern des Stromflusses und zu Abweichungen bei den Messwerten<br />

Bild 11: Verdeutlichung der EMV-Problematik mit der Fläche, die durch die<br />

Spannungsmessschleife gebildet wird. Diese liegt für magnetische Felder<br />

senkrecht zur Z-Achse<br />

Bild 15: Die Verwendung von Stift-Sondenspitzen ergibt ein wiederholbares<br />

Muster des Stromflusses<br />

Bild 12: Messung ohne Stabilisierungszeit<br />

Bild 16: Ein Sechsleiteranschluss kann spezifiziert werden und ergibt einen<br />

symmetrischen Stromfluss, der näher an dem des im montierten Zustand ist<br />

Bild 13: Messung mit Stabilisierungszeit<br />

Bild 17: Normales Verbindungsmuster<br />

Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022<br />

79


Messtechnik<br />

Bild 18: Ein Crossover-Verbindungsmuster kann verwendet werden,<br />

beeinflusst jedoch den gemessenen Wert<br />

Bild 21: Empfindlichkeit der Lotstärke ca. 30 µOhm/mm<br />

Bild 19: Dies liegt daran, dass der seitliche Stromfluss (I lat ) zu einer kleinen<br />

Verringerung der erfassten Spannung führt<br />

Bild 22: Keine Empfindlichkeit bei Längsverschiebungen bis 100 µm<br />

che für die Wärmeableitung oder<br />

auch wenn der Widerstand nicht<br />

die volle Nennleistung abgibt, eine<br />

soweit wie möglich begrenzte Temperaturerhöhung<br />

die Genauigkeit<br />

verbessert.<br />

Die Verwendung von Widerständen<br />

mit einem inversen Anschlussformat<br />

(Bild 10) kann die Wärmeableitung<br />

über die Leiterbahnen<br />

aufgrund der größeren resultierenden<br />

Fläche vergrößern. Die<br />

breitere Verbindung zur Leiterbahn<br />

hat einen geringeren thermischen<br />

Widerstand.<br />

• Minimierung der EMV-Einkopplungen<br />

EMV-Einkopplungen werden verringert,<br />

wenn man die Fläche der<br />

Spannungsmessschleife minimiert.<br />

Sie sollten Flächen in den Ebenen<br />

senkrecht zu den X-, Y- und Z-Achsen<br />

berücksichtigen, wobei letztere<br />

wahrscheinlich am größten<br />

ist. Darüber hinaus ist es wichtig,<br />

den Messverstärker nahe an den<br />

Widerstand zu positionieren sowie<br />

überlappende Leiterbahnen in verschiedenen<br />

PCB-Schichten zu verwenden,<br />

s. Bild 11.<br />

Messung sehr kleiner<br />

Widerstände<br />

Die Messung sehr kleiner Widerstände<br />

erfordert Sorgfalt sowie die<br />

richtige Ausstattung und geeignete<br />

Geräte. Ein einfaches Multimeter<br />

genügt nicht. Gemeinsam mit der<br />

Kelvin-Verbindung ist es wichtig,<br />

bei Messungen im Sub-Milliohm-<br />

Bereich auf Folgendes zu achten:<br />

• Stabilisierungszeit der Messvorrichtung<br />

• Bildung durchschnittlicher Messwerte<br />

mit mehreren Messungen<br />

• mit umgekehrter Polung zusätzlich<br />

messen<br />

Zwischen Einschalten und<br />

Gebrauch sollte ein Messsystem<br />

mindestens eine Stunde ruhen.<br />

Bild 12 unten zeigt Messdaten einer<br />

Menge gleicher Widerstände, die<br />

im Verlauf der Messungen einen<br />

Aufwärtstrend des mittleren ohmschen<br />

Wertes ausbilden. Dies kann<br />

nicht durch Prozesseinflüsse bei der<br />

Herstellung erklärt werden. Bild 13<br />

zeigt die Ergebnisse der Messungen<br />

in gleicher Reihenfolge nach einer<br />

angemessenen Stabilisierungszeit.<br />

Ein Mikroohmmeter sollte die folgenden<br />

Funktionen haben, die auch<br />

verwendet werden sollten:<br />

Bild 20: Die Auswirkung des Lots auf den resultierenden Wert des Widerstands<br />

• Mittelung mehrerer Messwerte<br />

über eine ganze Zahl von Netzfrequenzzyklen<br />

(n x 20 ms bei 50<br />

Hz). Dies verbessert das Signal/<br />

Rausch-Verhältnis des Messsystems.<br />

Es minimiert auch den Effekt<br />

des Netzfrequenzrauschen, das in<br />

der Spannungsmessschleife aufgenommen<br />

wird. So wird sichergestellt,<br />

dass es sich über die Abtastdauer<br />

hinweg aufhebt.<br />

• Polaritätsumkehr während des<br />

Messzyklus´, der darauf abzielt,<br />

unausgeglichene thermoelek-<br />

80 Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022


Messtechnik<br />

Bild 23: Bilder zum Einfluss von Voids<br />

Bild 24: Keine signifikante Abhängigkeit des Widerstandes vom Grad der<br />

Voids (Lunker) allgemein<br />

Bild 25: Keine signifikante Abhängigkeit des Widerstandes vom Grad der<br />

Voids (Lunker) in der Nähe des Spannungsabgriffes<br />

trische Spannungen zu erkennen<br />

und zu korrigieren<br />

• Hochstromimpulse am Beginn der<br />

Messung, um oxidierte Oberflächen<br />

zu durchstoßen und eine gute Verbindung<br />

zum zu prüfenden Widerstand<br />

herzustellen<br />

Überprüfung des<br />

Widerstandwerts einer<br />

unmontierten Komponente<br />

Die Messung eines unmontierten<br />

SMD-Shunts bedeutet eine erhöhte<br />

Herausforderung an die Aufnahmevorrichtung:<br />

• Die Sondentypen sollten angemessen<br />

sein.<br />

• Der Sondenabstand sollte den<br />

Angaben des Herstellers entsprechen,<br />

da ansonsten das Material<br />

der Terminierung einen zu hohen<br />

Einfluss auf die Messung hat.<br />

• Die Art der Verbindung der Sonden<br />

sollte auch definiert werden,<br />

sodass bei einer Messung immer<br />

die Verbindung vom Messpunkt<br />

zum Messgerät bekannt ist. In der<br />

Regel ist das der normale und der<br />

gekreuzte Verbindungsaufbau.<br />

Die Standardkontaktabstände X<br />

und Y für die Tastspitzen sollten im<br />

Datenblatt angegeben oder vom Hersteller<br />

anderweitig empfohlen werden.<br />

Das Kontaktbild der Sonde sollte<br />

in beiden Richtungen auf dem Bauteil<br />

zentriert sein. Es wird eine R&R-<br />

Studie (Repeatability & Reproducibility<br />

– Wiederholbarkeit & Reproduzierbarkeit)<br />

empfohlen, um die<br />

Leistung der Aufnahmevorrichtung<br />

zu überprüfen. Die Wiederholbarkeit<br />

überprüft die Abweichungen<br />

unterschiedlicher Messungen. Die<br />

Reproduzierbarkeit nimmt die Ausführung<br />

der Messungen durch mehr<br />

als eine Person hinzu.<br />

Das Anschlussformat sollte ebenfalls<br />

spezifiziert werden und ist normalerweise<br />

mit Stromkontakten auf<br />

einer Seite des Chips und Spannungsfühlerkontakten<br />

auf der anderen.<br />

Die Bilder 14 bis 19 geben wertvolle<br />

Hinweise.<br />

Unmontierte Messungen unterscheiden<br />

sich von montierten Messungen<br />

in zweierlei Hinsicht:<br />

1. Das Stromflussmuster ist bei<br />

Punktkontakten anders als bei<br />

großflächigen Kontakten.<br />

2. Der Kontaktabstand der Sonden<br />

muss größer sein als der minimal<br />

mögliche.<br />

Aufgrund dieser Unterschiede zwischen<br />

unmontierter Messung und<br />

montierter Messung kann ein produktspezifischer<br />

Montageversatz<br />

definiert werden. Dieser ist normalerweise<br />

negativ:<br />

Wert Montageversatz =<br />

Wert montiert – Wert unmontiert<br />

Veränderung des<br />

Widerstands durch das<br />

Löten<br />

Weiter gilt es, die Veränderung<br />

des Widerstandswerts aufgrund<br />

des Lötprozesses zu minimieren.<br />

Die Verlötung des Shunts hat einen<br />

Effekt auf den resultierenden Wert<br />

des Widerstandselements. Hierzu<br />

wurde bei Widerständen im Sub-<br />

Milliohm-Bereich hinsichtlich<br />

• der Stärke des Lots,<br />

• Voids (Lunker, Hohlräume) im Lot,<br />

die durch Flux oder Lufteinschluss<br />

entstehen,<br />

• einem Positionsfehler nach dem<br />

Verlöten und<br />

• einem Winkelfehler nach dem<br />

Verlöten<br />

untersucht. Die Lotstärke zeigt<br />

einen eindeutigen Effekt auf die<br />

gemessenen Werte (Bild 20). Das<br />

wurde erwartet, da das Lot sich in<br />

der gemeinsamen Leitung befindet<br />

und sich im Widerstand addiert. Mit<br />

Messungen wurde eine Empfindlichkeit<br />

von ca. 30 µOhm/mm gefunden<br />

bei der Bauform 2512 (Bild 21).<br />

Der Wert ist produktspezifisch und<br />

kann bei größeren Lotflächen kleiner<br />

sein. Je nach Widerstandswert ist<br />

er jedoch nicht zu vernachlässigen.<br />

Bei Längsverschiebungen (longitudinal)<br />

des Widerstandselementes<br />

bis ±100 µm und einem Winkelfehler<br />

bis ±2° wurde keine Auswirkung<br />

auf den Widerstandswert gefunden<br />

(Bild 22).<br />

Ebenso wurde keine Veränderungen<br />

festgestellt mit bis zu 20%<br />

Voids (Lunker) im Lot oder auch<br />

Voids in besonderer Nähe zu den<br />

Spannungsabgriffen für die Vierleitermessung<br />

(Bilder 23 und 24). ◄<br />

Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022<br />

81


Messtechnik<br />

Auswahl und Design des besten<br />

RTD-Temperatursystems<br />

Bild 1: RTD-Verdrahtungskonfigurationen<br />

In diesem Artikel werden die<br />

Geschichte und die Herausforderungen<br />

beim Design eines auf einem<br />

Widerstandstemperaturfühler (RTD)<br />

basierenden Temperaturmesssystems<br />

erörtert. Zudem werden die<br />

Auswahl von RTDs und Kompromisse<br />

bei der Konfiguration behandelt.<br />

Abschließend werden die Optimierung<br />

und Bewertung von RTD-<br />

Systemen ausführlich beschrieben.<br />

Warum ist RTD-<br />

Temperaturmessung<br />

wichtig?<br />

Die Temperaturmessung spielt in<br />

vielen verschiedenen Endanwendungen<br />

eine wichtige Rolle, z. B. in<br />

der industriellen Automatisierung, in<br />

der Messtechnik, in der zustandsorientierten<br />

Instandhaltung (CBM)<br />

und im Bereich der medizinischen<br />

Geräte. Egal, ob es um die Überwachung<br />

von Umweltbedingungen<br />

oder die Korrektur von Systemabweichungen<br />

geht, hohe Genauigkeit<br />

und Präzision sind stets entscheidend.<br />

Dabei kommen verschiedene<br />

Arten von Temperatursensoren<br />

zum Einsatz wie z. B.<br />

Thermoelemente, Widerstandstemperaturfühler<br />

(RTDs), elektronische<br />

Band-Gap-Sensoren und Thermistoren.<br />

Die Auswahl des Temperatursensors<br />

und des Designs hängt<br />

von dem zu messenden Temperaturbereich<br />

und der erforderlichen<br />

Genauigkeit ab. Für Temperaturen<br />

im Bereich von -200 °C bis +850 °C<br />

bieten RTDs eine hervorragende<br />

Kombination aus hoher Genauigkeit<br />

und guter Stabilität.<br />

Was sind die größten<br />

Herausforderungen bei der<br />

Temperaturmessung?<br />

Zu den Herausforderungen<br />

gehören:<br />

• Strom- und Spannungsauswahl. Ein<br />

RTD-Sensor ist ein passives Bauelement<br />

und erzeugt von sich aus<br />

keine elektrische Ausgangsspannung.<br />

Ein Erregerstrom oder eine<br />

Erregerspannung wird verwendet,<br />

um den Widerstand des Sensors<br />

zu messen, indem ein kleiner elektrischer<br />

Strom durch den Sensor<br />

geleitet wird, um eine Spannung<br />

zu erzeugen. Wie wähle ich die<br />

Stromstärke/Spannung?<br />

• Ist eine 2-Leiter-, 3-Leiter- oder<br />

4-Leiter-Konfiguration die beste<br />

Wahl für meinen Entwurf?<br />

• Wie sollte das RTD-Signal aufbereitet<br />

werden?<br />

• Wie stelle ich die oben genannten<br />

Variablen so ein, dass der Messwandler<br />

oder auch andere Funktionsblöcke<br />

innerhalb ihrer Spezifikation<br />

verwendet werden?<br />

• Anschluss mehrerer RTDs in<br />

einem System – wie werden die<br />

Sensoren angeschlossen? Können<br />

bestimmte Schaltungs blöcke<br />

von den verschiedenen Sensoren<br />

gemeinsam genutzt werden? Und<br />

welche Auswirkungen hat dies auf<br />

die Gesamtleistung des Messsystems?<br />

• Wie hoch ist der zu erwartende<br />

Fehler bei meinem Entwurf?<br />

RTD-Übersicht<br />

Bei einem RTD ändert sich der<br />

Widerstand des Sensors in Abhängigkeit<br />

der Temperatur auf genau<br />

definierte Weise. Die am weitesten<br />

verbreiteten RTDs sind Pt100 und<br />

Pt1000 aus Platin, die in 2-Leiter-,<br />

3-Leiter- und 4-Leiter-Konfigurationen<br />

erhältlich sind. Andere RTD-<br />

Typen werden aus Nickel und Kupfer<br />

hergestellt.<br />

Autorinnen:<br />

Jellenie Rodriguez (links),<br />

Applications Engineer in der<br />

Precision Converter Technology<br />

Group und Mary McCarthy<br />

(rechts), Applications Engineer<br />

Analog Devices<br />

www.analog.com<br />

Bild 2: Typische RTD-Messsignalkette<br />

82 Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022


Messtechnik<br />

Bild 3: Ratiometrische Messung mit 4-Leiter-RTD<br />

Bild 4: 3-Leiter-RTD mit gemeinsamem I OUT /A IN -Pin<br />

Gebräuchlichste RTD-Typen<br />

Tabelle 1 zeigt die gebräuchlichsten<br />

RTD-Typen. Die gebräuchlichsten<br />

Pt100-Widerstandsthermometer<br />

gibt es in zwei verschiedenen<br />

Ausführungen: Drahtgewickelte<br />

und Dünnschicht-RTDs. Jeder dieser<br />

Typen wird in unterschiedlichen,<br />

standardisierten Kurven und Toleranzen<br />

gefertigt. Die gebräuchlichste,<br />

standardisierte Kurve ist die DIN-<br />

Kurve. Diese Kurve definiert die<br />

Widerstands-Temperatur-Kennlinie<br />

eines Platin-100 Ω-Sensors, seine<br />

genormten Toleranzen und den Betriebstemperaturbereich.<br />

Dies definiert<br />

die Genauigkeit des RTDs,<br />

Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022<br />

RTD Typ Materialien Bereich<br />

Pt100, Pt1000 Platin (Zahlenwert ist der Widerstand bei 0 °C) -200 °C bis +850 °C<br />

Pt200, Pt500 Platin (Zahlenwert ist der Widerstand bei 0 °C) -200 °C bis +850 °C<br />

Cu10, Cu100 Kupfer (Zahlenwert ist der Widerstand bei 0 °C) -100 °C bis +260 °C<br />

Ni120 Nickel (Zahlenwert ist der Widerstand bei 0 °C) -80 °C bis +260 °C<br />

Tabelle 1: Gebräuchliche RTD-Typen<br />

Sensortyp DIN-Klasse Toleranz @ 0 °C Toleranz @ 50 °C Toleranz @ 100 °C<br />

Pt100 RTD Dünnschicht Klasse B ±0,30 °C ±0,55 °C ±0,80 °C<br />

Pt100 RTD Dünnschicht Klasse A ±0,15 °C ±0,25 °C ±0,35 °C<br />

Pt100 RTD Drahtgewickelt/<br />

Dünnschicht<br />

Tabelle 2: RTD-Genauigkeit – Klasse A, Klasse B, 1/3 DIN<br />

1/3 Klasse B ±0,1 °C ±0,18 °C ±0,27 °C<br />

ausgehend von einem Basiswiderstand<br />

von 100 Ω bei einer Temperatur<br />

von 0 °C. Es gibt verschiedene<br />

Standardtoleranzklassen für<br />

DIN-RTDs. Diese Toleranzen sind<br />

in Tabelle 2 aufgeführt und gelten<br />

auch für Pt1000-Widerstandsthermometer,<br />

die für Anwendungen mit<br />

geringem Stromverbrauch besonders<br />

nützlich sind.<br />

Bei der Auswahl des RTD-Sensors<br />

müssen sowohl der RTD selbst als<br />

auch dessen Genauigkeit berücksichtigt<br />

werden. Der Temperaturbereich<br />

variiert je nach Elementtyp, und<br />

die bei der Kalibrierungstemperatur<br />

(in der Regel bei 0 °C) angegebene<br />

Genauigkeit variiert mit der Temperatur.<br />

Daher ist es wichtig, den<br />

zu messenden Temperaturbereich<br />

festzulegen und zu berücksichtigen,<br />

dass jede Temperatur, die unter oder<br />

über der Kalibriertemperatur liegt,<br />

eine größere Toleranz und geringere<br />

Genauigkeit aufweist.<br />

RTDs werden nach ihrem Nennwiderstand<br />

bei 0 °C eingeteilt. Ein<br />

Pt100-Sensor hat einen Temperaturkoeffizienten<br />

von ca. 0,385 Ω/°C<br />

und ein Pt1000 hat einen Temperaturkoeffizienten,<br />

der um den Faktor<br />

10 größer ist als der des Pt100.<br />

Viele Systementwickler verwenden<br />

diese Koeffizienten, um eine ungefähre<br />

Umrechnung von Widerstand<br />

zu Temperatur zu erhalten, allerdings<br />

liefern die Callendar-Van<br />

Dusen-Gleichungen eine genauere<br />

Umrechnung.<br />

Die Gleichung für Temperaturen<br />

t ≤ 0 °C ist<br />

Die Gleichung für Temperaturen<br />

t ≥ 0 °C ist<br />

Dabei ist:<br />

• t die RTD-Temperatur (°C)<br />

• R RTD (t) ist der RTD-Widerstand bei<br />

Temperatur (t)<br />

• R 0 ist der RTD-Widerstand bei<br />

0 °C (in diesem Fall R0 = 100 Ω)<br />

A = 3,9083 × 10 -3<br />

• B = -5,775 × 10 -7<br />

• C = -4,183 × 10 -12<br />

RTD-<br />

Verdrahtungskonfigurationen<br />

Ein weiterer Sensorparameter,<br />

der bei der Auswahl eines RTDs<br />

berücksichtigt werden muss, ist die<br />

Verdrahtungskonfiguration, die die<br />

Systemgenauigkeit beeinflusst. Auf<br />

dem Markt sind drei verschiedene<br />

RTD-Verdrahtungskonfigurationen<br />

erhältlich, wobei jede Konfiguration<br />

Vor- und Nachteile hat und unterschiedliche<br />

Techniken zur Reduzierung<br />

des Messfehlers erfordert.<br />

83


Messtechnik<br />

Bild 5: Konfiguration der Analogeingänge bei Einzel- und Mehrfach-RTDs in 4-Leiter-Konfiguration<br />

Eine 2-Draht-Konfiguration<br />

ist die einfachste, aber auch die<br />

ungenaueste Konfiguration, da Fehler<br />

durch den Leitungswiderstand<br />

und dessen Veränderung mit der<br />

Temperatur zu einem erheblichen<br />

Messfehler führen. Daher eignet sich<br />

diese Konfiguration nur für Anwendungen,<br />

bei denen die Zuleitungsdrähte<br />

kurz sind oder wenn ein hochohmiger<br />

Sensor (z. B. Pt1000) verwendet<br />

wird, wodurch die Auswirkungen<br />

des Leitungswiderstands auf<br />

die Genauigkeit minimiert werden.<br />

Die 3-Leiter-Konfiguration<br />

wird am häufigsten verwendet,<br />

da sie mit nur drei Pins auskommt,<br />

was bei Entwicklungen nützlich ist,<br />

bei denen die Größe des Steckers<br />

minimiert werden muss (denn gegenüber<br />

einem 4-Leiter-RTD sind<br />

nur drei Anschlussklemmen erforderlich).<br />

Die 3-Draht-Konfiguration<br />

bietet zudem eine deutlich höhere<br />

Genauigkeit als die 2-Draht-Ausführung.<br />

Der Fehler durch den Leitungswiderstand<br />

einer 3-Leiter-Konfiguration<br />

kann durch verschiedene Kalibrierverfahren<br />

kompensiert werden,<br />

die später in diesem Artikel behandelt<br />

werden.<br />

Die 4-Leiter-Konfiguration<br />

ist die teuerste, aber auch die<br />

genaueste Konfiguration. Bei dieser<br />

Konfiguration werden die durch den<br />

Leitungswiderstand verursachten<br />

Fehler sowie die Auswirkungen von<br />

Temperaturschwankungen beseitigt.<br />

Daher wird mit einer 4-Draht-Konfiguration<br />

das bestmögliche Ergebnis<br />

erzielt.<br />

RTD-<br />

Konfigurationsschaltung<br />

Für eine hochpräzise und genaue<br />

RTD-Sensormessung sind eine präzise<br />

Signalaufbereitung, Analog-<br />

Digital-Wandlung, Linearisierung<br />

und Kalibrierung erforderlich. Der<br />

typische Aufbau eines RTD-Messsystems<br />

besteht aus den in Bild 2<br />

dargestellten Stufen. Obwohl die<br />

Signalkette einfach und geradlinig<br />

aussieht, sind mehrere komplexe<br />

Einflussfaktoren enthalten und die<br />

Designer müssen neben der schwierigen<br />

Komponentenauswahl, deren<br />

Verdrahtung, der Fehleranalyse,<br />

weitere Herausforderungen bei<br />

der analogen Signalaufbereitung<br />

berücksichtigen, die sich aufgrund<br />

der höheren Anzahl an beteiligten<br />

Schaltungsblöcken auf die Gesamtgröße<br />

der Systemplatine und die<br />

Kosten der Stückliste auswirken.<br />

Komplette Systemlösungen helfen<br />

Entwicklern, ihre Entwürfe zu vereinfachen<br />

und gleichzeitig die Leiterplattengröße,<br />

die Markteinführungszeit<br />

und die Kosten des gesamten<br />

RTD-Messsystems zu reduzieren.<br />

Die drei RTD-Verdrahtungskonfigurationen<br />

erfordern unterschiedliche<br />

Anschlusstechniken des RTDs<br />

an den ADC, sowie unterschiedliche<br />

externe Komponenten entsprechend<br />

den Anforderungen des ADCs, wie<br />

z. B. Erregerstrom und ein flexibler<br />

Multiplexer. In diesem Abschnitt werden<br />

die einzelnen RTD-Konfigurationsschaltungen<br />

und Überlegungen<br />

ausführlicher erläutert.<br />

Sigma-Delta-ADCs<br />

Sigma-Delta (Σ-Δ) ADCs bieten<br />

mehrere Vorteile bei der Entwicklung<br />

von RTD-Systemen. Da Sigma-<br />

Delta-ADCs den analogen Eingang<br />

überabtasten, vereinfacht sich die<br />

externe Filterung, so dass nur ein<br />

einfaches RC-Filter erforderlich ist.<br />

Sie bieten außerdem Flexibilität hinsichtlich<br />

der Auswahl des Filtertyps<br />

und der Ausgangsdatenrate. Die eingebaute<br />

digitale Filterung kann zur<br />

Unterdrückung von Störungen aus<br />

dem Stromnetz in netzbetriebenen<br />

Designs verwendet werden. Hochauflösende<br />

24-Bit-ADCs haben beispielsweise<br />

eine Peak-to-Peak-Auflösung<br />

von maximal 21,7 Bit. Weitere<br />

Vorteile sind:<br />

84 Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022


Messtechnik<br />

Bild 6: Konfiguration der Analogeingänge bei Einzel- und Mehrfach-RTDs in 2-Leiter-Konfiguration<br />

• Großer Gleichtaktbereich für die<br />

Analogeingänge<br />

• Großer Gleichtaktbereich für die<br />

Referenzeingänge<br />

• Fähigkeit zur Unterstützung ratiometrischer<br />

Konfigurationen<br />

• Gepufferte Referenz- und Analogeingänge<br />

Einige Sigma-Delta-ADCs sind<br />

hoch integriert und umfassen unter<br />

anderem:<br />

• Einen programmierbaren Verstärker<br />

(PGA)<br />

• Erregerströme<br />

• Referenz-/Analogeingangspuffer<br />

• Kalibrierfunktionen<br />

Sie vereinfachen das RTD-Design<br />

erheblich und reduzieren die Stückliste,<br />

die Systemkosten, den Leiterplattenplatz<br />

und die Markteinführungszeit.<br />

In diesem Artikel werden<br />

AD7124-4/AD7124-8 als ADCs verwendet.<br />

Es handelt sich dabei um<br />

rauscharme, stromsparende Präzisions-ADCs<br />

mit integriertem PGA,<br />

Erregerströmen, Analogeingangsund<br />

Referenzpuffern.<br />

Ratiometrische Messungen<br />

Eine ratiometrische Konfiguration<br />

ist eine geeignete und kostengünstige<br />

Lösung für Systeme, die<br />

resistive Sensoren wie RTDs oder<br />

Thermistoren verwenden. Bei einem<br />

ratiometrischen Ansatz werden die<br />

Referenz- und die Sensorspannungen<br />

von derselben Anregung<br />

abgeleitet, die Erregerquelle muss<br />

daher nicht genau sein. Bild 3 zeigt<br />

ein Beispiel für eine ratiometrische<br />

Konfiguration in einer 4-Leiter-RTD-<br />

Anwendung. Ein konstanter Erregerstrom<br />

versorgt den RTD und einen<br />

Präzisionswiderstand R R<strong>EF</strong> , wobei die<br />

über R R<strong>EF</strong> erzeugte Spannung die<br />

Referenzspannung der RTD-Messung<br />

ist. Schwankungen des Erregerstroms<br />

haben keinen Einfluss auf<br />

die Genauigkeit der Messung. Der<br />

ratiometrische Ansatz ermöglicht<br />

daher auch die Verwendung eines<br />

stärker rauschenden und weniger<br />

stabilen Erregerstroms. Aufgrund<br />

der besseren Störfestigkeit wird eine<br />

Stromerregung der Spannungserregung<br />

vorge zogen. Die wichtigsten<br />

Faktoren, die bei der Auswahl der<br />

Anregung zu berücksichtigen sind,<br />

werden weiter unten in diesem Artikel<br />

behandelt.<br />

Gemeinsamer I OUT /A IN -Pin<br />

Viele Entwickler von RTD-Systemen<br />

verwenden Sigma-Delta-<br />

ADCs mit integrierten Erregerströmen<br />

und Multiplexer, die Mehrkanalmessungen<br />

und eine flexible Weiterleitung<br />

der Erregerströme an jeden<br />

Sensor ermöglichen. Mit einem ADC<br />

wie dem AD7124 kann ein einzelner<br />

Pin gleichzeitig als Erregerstromund<br />

Analogeingangs-Pin genutzt<br />

werden (siehe Bild 4). Die gemeinsame<br />

Nutzung von Pins zwischen<br />

I OUT und A IN erfordert nur zwei Pins<br />

pro 3-Draht-RTD-Sensor, was die<br />

Anzahl der Kanäle erhöht. Bei dieser<br />

Konfiguration kann jedoch ein<br />

großer Widerstandswert für R in der<br />

Antialiasing- oder der EMI-Filterung<br />

Fehler zum RTD-Widerstandswert<br />

hinzufügen, da R mit dem RTD in<br />

Reihe geschaltet ist; was die Auswahl<br />

an möglichen R-Werten limitiert.<br />

Aus diesem Grund wird in der<br />

Regel empfohlen, für jede Erregerstromquelle<br />

einen eigenen Anschluss<br />

zu verwenden, um mögliche Fehler<br />

bei RTD-Messungen zu vermeiden.<br />

Anschlussdiagramm<br />

4-Leiter-RTD<br />

Mit einer 4-Draht-Konfiguration<br />

wird die bestmögliche Performance<br />

erzielt. Das einzige Problem für Systementwickler<br />

sind die Kosten für<br />

den Sensor selbst und die Größe<br />

des 4-poligen Steckers im Vergleich<br />

zu den beiden anderen Konfigurationen.<br />

Bei dieser Konfiguration<br />

werden die durch die Zuleitungsdrähte<br />

verursachten Fehler durch<br />

Rückleitungsdrähte beseitigt. Die<br />

4-Draht-Konfiguration verwendet<br />

eine Kelvin-Messung, bei der zwei<br />

Drähte den Erregerstrom zum und<br />

vom RTD leiten, während die verbleibenden<br />

zwei Drähte den Strom<br />

über das RTD-Element selbst messen.<br />

Fehler aufgrund von Leitungswiderständen<br />

sind somit von vornherein<br />

ausgeschlossen. Eine 4-Leiter-Konfiguration<br />

erfordert nur einen<br />

Erregerstrom IOUT, wie in Bild 5<br />

dargestellt. Zur Implementierung<br />

einer einzelnen 4-Draht-RTD-Konfiguration<br />

werden drei analoge Pins<br />

des ADC verwendet: ein Pin für den<br />

Erregerstrom IOUT, und zwei Pins<br />

als volldifferentieller Eingangskanal<br />

(AINP und AINM) zur Messung der<br />

Spannung am RTD.<br />

Wenn der Entwurf mehrere 4-Leiter-RTDs<br />

vorsieht, kann eine einzige<br />

Erregerstromquelle verwendet<br />

werden, wobei der Erregerstrom an<br />

die verschiedenen RTDs im System<br />

geleitet wird. Durch die Platzierung<br />

des Referenzwiderstands<br />

auf der Low-Seite des RTDs kann<br />

ein einziger Referenzwiderstand<br />

alle RTD-Messungen unterstützen,<br />

d. h. der Referenzwiderstand<br />

wird von allen RTDs gemeinsam<br />

genutzt. Es ist anzumerken, dass<br />

der Referenzwiderstand High- oder<br />

der Low-seitig platziert werden<br />

kann, wenn der Referenzeingang<br />

des ADCs einen weiten Gleichtaktbereich<br />

aufweist. Bei einem einzelnen<br />

4-Leiter-RTD kann somit entweder<br />

der Referenzwiderstand auf<br />

der High- oder der Low-Seite verwendet<br />

werden. Wenn jedoch mehrere<br />

4-Leiter-RTDs in einem System<br />

verwendet werden, ist es von Vorteil,<br />

den Referenzwiderstand auf<br />

Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022<br />

85


Messtechnik<br />

Bild 7: Konfiguration der Analogeingänge bei Einzel- und Mehrfach-RTDs in 3-Leiter-Konfiguration<br />

der Low-Seite zu platzieren, da so<br />

ein Referenzwiderstand von allen<br />

RTDs gemeinsam genutzt werden<br />

kann. Beachten Sie, dass einige<br />

ADCs Referenzpuffer enthalten.<br />

Diese Puffer können eine gewisse<br />

Aussteuerungsreserve benötigen,<br />

so dass bei aktiviertem Puffer ein<br />

Headroom-Widerstand erforderlich<br />

ist. Die Aktivierung der Puffer<br />

bewirkt, dass an den Referenzpins<br />

stärker gefiltert werden kann, ohne<br />

dass es zu Fehlern wie beispielsweise<br />

Verstärkungsfehlern innerhalb<br />

des ADCs kommt.<br />

Anschlussdiagramm<br />

2-Leiter-RTD<br />

Die 2-Leiter-RTD-Konfiguration<br />

ist die einfachste Konfiguration<br />

und wird in Bild 6 gezeigt. Für die<br />

2- Leiter-Konfiguration ist nur eine<br />

Erreger stromquelle erforderlich.<br />

Zur Implementierung einer einzelnen<br />

2-Draht-RTD-Konfiguration<br />

werden somit drei analoge Pins<br />

des ADC verwendet: ein Pin für den<br />

Erregerstrom, IOUT, und zwei Pins<br />

als volldifferentieller Eingangskanal<br />

(AINP und AINM) zur Messung der<br />

Spannung am RTD. Wenn der Entwurf<br />

mehrere 2-Leiter-RTDs vorsieht,<br />

kann eine einzige Erregerstromquelle<br />

verwendet werden,<br />

wobei der Erregerstrom an die verschiedenen<br />

RTDs im System geleitet<br />

wird. Durch die Platzierung des<br />

Referenzwiderstands auf der Low-<br />

Seite des RTDs wie bei der 4-Leiter-Konfiguration,<br />

kann ein einziger<br />

Referenzwiderstand alle RTD-Messungen<br />

unterstützen, d. h. der Referenzwiderstand<br />

wird von allen RTDs<br />

gemeinsam genutzt.<br />

Die 2-Leiter-Konfiguration ist die<br />

am wenigsten genaue der drei verschiedenen<br />

Verdrahtungskonfigurationen,<br />

da der tatsächliche Widerstand<br />

am Messpunkt sowohl die<br />

Widerstände des Sensors als auch<br />

die der Zuleitungsdrähte RL1 und<br />

RL2 umfasst und somit die am<br />

ADC gemessene Spannung erhöht.<br />

Wenn der Sensor weiter entfernt ist<br />

und das System ein sehr langes<br />

Kabel verwendet, werden die Fehler<br />

beträchtlich. Beispielsweise hat<br />

ein 24 AWG-Kupferdraht mit einer<br />

Länge von 8 Metern einen äquivalenten<br />

Widerstand von 0,08 Ω/Meter<br />

× 2 × 8 Meter, also etwa 1,3 Ω. Somit<br />

ergibt sich bei einem Leitungswiderstand<br />

von 1,3 Ω ein Fehler von ungefähr<br />

(1,3/0,385) = 3,38 °C. Der Leitungswiderstand<br />

ändert sich zudem<br />

mit der Temperatur, was zu zusätzlichen<br />

Fehlern führt.<br />

Anschlussdiagramm<br />

3-Leiter-RTD<br />

Der beträchtliche Fehler, der<br />

durch die Leitungswiderstände der<br />

2-Draht-RTD-Konfiguration entsteht,<br />

kann durch die Verwendung einer<br />

3-Draht-RTD-Konfiguration erheblich<br />

verbessert werden. In diesem<br />

Artikel wird ein zweiter Erregerstrom<br />

(siehe Bild 7) verwendet, um die<br />

durch RL1 und RL2 verursachten<br />

Leitungswiderstandsfehler auszugleichen.<br />

Daher werden vier analoge<br />

Pins des ADCs verwendet, um<br />

eine einzelne 3-Draht-RTD-Konfiguration<br />

zu implementieren: zwei<br />

Pins für die Erregerströme (IOUT0<br />

und IOUT1) und zwei Pins als volldifferentieller<br />

Eingangskanal (AINP<br />

und AINM) zur Messung der Spannung<br />

am RTD.<br />

Es gibt zwei Konfigurationsmöglichkeiten<br />

für eine 3-Draht-RTD-<br />

Schaltung. Bei Methode 1 wird der<br />

Referenzwiderstand auf der High-<br />

Seite platziert, so dass der erste<br />

Erregerstrom IOUT0 zu R R<strong>EF</strong> , RL1<br />

und anschließend zum RTD fließt,<br />

während der zweite Strom durch<br />

den Leitungswiderstand RL2 fließt<br />

und eine Spannung erzeugt, die die<br />

am Leitungswiderstand RL1 abfallende<br />

Spannung kompensiert. Bei<br />

gut angepassten Erregerströmen<br />

wird der Fehler durch den Leitungswiderstand<br />

somit vollständig aufgehoben.<br />

Wenn die Erregerströme eine<br />

geringe Fehlanpassung aufweisen,<br />

werden die Auswirkungen der Fehlanpassung<br />

durch diese Konfiguration<br />

minimiert. Der gleiche Strom fließt<br />

zum RTD und durch RR<strong>EF</strong>, weshalb<br />

sich eine Abweichung zwischen<br />

den beiden IOUTs nur auf<br />

die Berechnung des Leitungswiderstands<br />

auswirkt. Diese Konfiguration<br />

ist bei der Messung eines<br />

einzelnen RTDs nützlich.<br />

Bei der Messung mehrerer<br />

3-Draht-RTDs wird ein Referenzwiderstand<br />

auf der Low-Seite empfohlen<br />

(Methode 2), so dass nur<br />

ein einziger Referenzwiderstand<br />

verwendet wird, was die Gesamtkosten<br />

minimiert. In dieser Konfiguration<br />

fließt jedoch nur einer<br />

der Ströme durch den RTD, beide<br />

Ströme jedoch durch den Referenzwiderstand.<br />

Daher kann jede<br />

Fehlanpassung von IOUT den Wert<br />

86 Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022


Messtechnik<br />

der Referenzspannung und auch<br />

die Kompensation des Leitungswiderstands<br />

beeinflussen. Bei einer<br />

Fehlanpassung des Erregerstroms<br />

ist der Fehler bei dieser Konfiguration<br />

größer als bei Methode 1. Es<br />

gibt zwei Möglichkeiten, die Fehlanpassung<br />

und Fehlanpassungsdrift<br />

zwischen IOUT zu kalibrieren und<br />

damit die Genauigkeit der zweiten<br />

Konfiguration zu verbessern. Die<br />

erste Möglichkeit besteht in einer<br />

Kalibrierung durch das wechselseitige<br />

Anlegen (Vertauschen) der<br />

Erregerströme, in jeder Phase wird<br />

eine Messung durchgeführt und<br />

anschließend werden die beiden<br />

Messungen gemittelt. Eine andere<br />

Lösung besteht darin, die tatsächlichen<br />

Erregerströme selbst zu messen<br />

und dann im Mikrocontroller die<br />

daraus berechnete Fehlanpassung<br />

zur Kompensation des Fehlers zu<br />

verwenden. Weitere Einzelheiten<br />

hinsichtlich dieser Kalibrierungen<br />

werden in CN-0383 besprochen.<br />

RTD-Systemoptimierung<br />

Für Systementwickler bestehen<br />

verschiedene Herausforderungen<br />

bei der Entwicklung und Optimierung<br />

von RTD-Anwendungslösungen.<br />

Die erste Herausforderung ist die<br />

Auswahl der Sensoren und deren<br />

Anschlussmöglichkeiten, die in den<br />

vorherigen Abschnitten besprochen<br />

wurden. Die zweite Herausforderung<br />

ist die Messkonfiguration, die<br />

die ADC-Konfiguration, die Einstellung<br />

des Erregerstroms, die Festlegung<br />

der Verstärkung und die Auswahl<br />

der externen Komponenten<br />

umfasst, während zum Einen eine<br />

Systemoptimierung und zum Anderen<br />

der Betrieb innerhalb der ADC-<br />

Spezifikation sichergestellt werden<br />

muss. Und schließlich noch die wichtigste<br />

Frage, wie die Anforderungen<br />

an das Messsystem erreicht werden<br />

können und welche Fehlerquellen<br />

zum Gesamtfehler beitragen.<br />

Um Entwicklern die Arbeit zu<br />

erleichtern, gibt es ein neues Tool<br />

namens RTD_Configurator_and_<br />

Error_Budget_Calculator, das eine<br />

praktische Lösung für den Entwurf<br />

und die Optimierung von RTD-Messsystemen<br />

vom Konzept bis hin zum<br />

Prototyp bietet.<br />

Dieses Tool:<br />

• Ermöglicht die korrekte Konfiguration,<br />

Verdrahtung und den Stromlauf<br />

besser zu verstehen und<br />

Bild 8: RTD-Konfigurator<br />

• Hilft die verschiedenen Fehlerquellen<br />

zu erkennen und eine Optimierung<br />

des Designs durchzuführen<br />

Das Tool wurde für den AD7124-4/<br />

AD7124-8 entwickelt und es ermöglicht<br />

dem Kunden, Einstellungen<br />

wie Erregerstrom, Verstärkung und<br />

externe Komponenten anzupassen.<br />

Dabei werden mögliche Bereichsüberschreitungen<br />

angezeigt, um für<br />

die ausgewählte Lösung sicherzustellen,<br />

dass der ADC innerhalb<br />

seiner Spezifikation betrieben wird.<br />

Auswahl von Erregerstrom,<br />

Verstärkung und externen<br />

Komponenten<br />

Im Idealfall wird ein hoher Erregerstrom<br />

gewählt, um eine möglichst<br />

hohe Ausgangsspannung zu erzeugen<br />

um den ADC-Eingangsbereich<br />

bestmöglich zu nutzen. Da es sich<br />

jedoch um einen resistiven Sensor<br />

handelt, muss der Entwickler zudem<br />

sicherstellen, dass die Verlustleistung<br />

oder die Selbsterwärmung<br />

durch den hohen Erregerstroms<br />

die Messergebnisse nicht beeinflusst.<br />

Der Entwickler kann dennoch<br />

einen hohen Erregerstrom wählen.<br />

Um dabei die Selbsterwärmung zu<br />

minimieren, müsste der Erregerstrom<br />

zwischen den Messungen<br />

abgeschaltet werden. Der Entwickler<br />

muss dann aber die Auswirkungen<br />

auf das zeitliche Systemverhalten<br />

berücksichtigen. Ein alternativer<br />

Ansatz besteht darin, einen niedrigeren<br />

Erregerstrom zu wählen,<br />

der die Selbsterwärmung minimiert.<br />

Damit wäre auch das zeitliche Systemverhalten<br />

bestmöglich, der Entwickler<br />

muss jedoch überprüfen, ob<br />

dadurch die Systemleistung beeinträchtigt<br />

wird. Alle Szenarien können<br />

mit dem Tool RTD_Configurator_<br />

and_Error_Budget_Calculator getestet<br />

werden. Das Tool ermöglicht<br />

es dem Benutzer, die Auswahl des<br />

Erregerstroms, der Verstärkung und<br />

der externen Komponenten so aufeinander<br />

abzustimmen, dass neben<br />

der optimalen analog Eingangsspannung<br />

und der Abstimmung der<br />

ADC-Verstärkung und -Geschwindigkeit<br />

auch eine höhere Auflösung<br />

und eine bessere Gesamtleistung<br />

des Systems erzielt werden kann,<br />

was geringeres Rauschen und einen<br />

geringeren Offset-Fehler bedeutet.<br />

Um das daraus resultierende Filterprofil<br />

besser zu verstehen oder<br />

ein tieferes Verständnis für das Zeitverhalten<br />

der Messwerterfassung<br />

zu erhalten, liefert das Online-Tool<br />

VirtualEval die entsprechenden<br />

Einzelheiten.<br />

Der ADC-Eingang und die Referenzeingänge<br />

eines Sigma-Delta-<br />

ADC werden beide kontinuierlich<br />

durch ein Frontend aus geschalteten<br />

Kondensatoren abgetastet.<br />

Bei den hier behandelten RTD-Systemen<br />

wird der Referenzeingang<br />

zudem über einen externen Referenzwiderstand<br />

angesteuert. Für das<br />

Antialiasing wird am analogen Eingang<br />

eines Sigma-Delta-ADCs ein<br />

externes RC-Filter empfohlen. Aus<br />

EMC-Gründen verwenden Systementwickler<br />

große R- und C-Werte<br />

sowohl für den Analog- als auch für<br />

den Referenzeingang. Große RC-<br />

Werte können zu Verstärkungsfehlern<br />

bei den Messungen führen, da<br />

die Frontend-Schaltung nicht genügend<br />

Zeit hat, sich zwischen den<br />

Abtastzeitpunkten einzupendeln.<br />

Durch die Pufferung der Analogund<br />

Referenzeingänge werden<br />

diese Verstärkungsfehler vermieden<br />

und es können beliebig große<br />

R- und C-Werte verwendet werden.<br />

Beim AD7124-4/AD7124-8 werden<br />

bei Verwendung einer internen Verstärkung<br />

von mehr als 1 die analogen<br />

Eingangspuffer automatisch<br />

aktiviert und da der PGA vor den<br />

Eingangspuffern angeordnet und<br />

Rail-to-Rail ist, ist auch der Analogeingang<br />

Rail-to-Rail. Im Falle der<br />

Referenzpuffer oder bei Verwendung<br />

des ADCs mit einer Verstärkung<br />

von 1 und aktivierten analogen<br />

Eingangspuffern muss sichergestellt<br />

werden, dass der für einen<br />

korrekten Betrieb erforderliche<br />

Abstand zu den Aussteuergrenzen<br />

eingehalten wird.<br />

Optimales Ergebnis erzielen<br />

Die Signale von Pt100-RTDs<br />

haben geringe Pegel, in der Größenordnung<br />

von einigen hundert<br />

mV. Um ein optimales Ergebnis zu<br />

erzielen, kann ein ADC mit großem<br />

Dynamikbereich verwendet werden.<br />

Alternativ kann eine Verstärkerstufe<br />

verwendet werden, um das Signal zu<br />

Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022<br />

87


Messtechnik<br />

Bild 9: RTD-Fehlerquellen-Rechner<br />

verstärken, bevor es dem ADC zugeführt<br />

wird. Der AD7124-4/AD7124-8<br />

unterstützt Verstärkungen von 1 bis<br />

128 und ermöglicht damit ein optimiertes<br />

Design für einen weiten<br />

Bereich von Erregerströmen. Die<br />

zahlreichen zulässigen Optionen<br />

für die PGA-Verstärkung ermöglichen<br />

es Entwicklern, einen Kompromiss<br />

zwischen Erregerstromwert<br />

und Verstärkung, den externen<br />

Komponenten und der Systemleistung<br />

zu finden. Das RTD-<br />

Konfigurationstool zeigt an, ob die<br />

neuen Erregerströme mit dem ausgewählten<br />

RTD-Sensor verwendet<br />

werden können. Es werden zudem<br />

geeignete Werte für den Präzisions-<br />

Referenzwiderstand und den Referenz-Headroom-Widerstand<br />

vorgeschlagen.<br />

Es ist zu erwähnen, dass<br />

das Tool dabei sicherstellt, dass der<br />

ADC innerhalb seiner Spezifikation<br />

verwendet wird – es werden auch<br />

nur die Verstärkungen angezeigt,<br />

die auch die gewählte Konfiguration<br />

unterstützen. Für die Erregerströme<br />

beim AD7124 muss beachtet<br />

werden, dass die Spannung am<br />

Ausgangs-Pin, der den Erregerstrom<br />

liefert, einen Sicherheitsabstand zu<br />

AVDD benötigt. Das Tool stellt auch<br />

hierfür sicher, dass diese Anforderung<br />

eingehalten wird.<br />

Mit dem RTD-Tool kann ein Systementwickler<br />

für sein System<br />

garantieren, dass sowohl der ADC<br />

als auch der RTD-Sensor innerhalb<br />

ihrer Betriebsgrenzen verwendet<br />

werden. Auf die Genauigkeit<br />

der externen Komponenten,<br />

wie z. B. die des Referenzwiderstands<br />

und deren Beitrag zum<br />

Gesamtsystemfehler wird später<br />

eingegangen.<br />

Filteroptionen<br />

(analoge und digitale<br />

50 Hz/60 Hz-Unterdrückung)<br />

Wie bereits erwähnt, wird bei<br />

Sigma-Delta-Wandlern ein Antialiasing-Filter<br />

empfohlen. Da der eingebaute<br />

Filter digital arbeitet, wird<br />

der Frequenzgang um die Abtastfrequenz<br />

herum gespiegelt. Eine Antialiasing-Filterung<br />

ist erforderlich, um<br />

Störungen bei der Modulatorfrequenz<br />

und deren Vielfachen angemessen<br />

zu dämpfen. Da Sigma-Delta-Wandler<br />

den analogen Eingang überabtasten,<br />

wird der Entwurf des Antialiasing-Filters<br />

stark vereinfacht, und<br />

es ist nur ein einfaches einpoliges<br />

RC-Filter erforderlich.<br />

Wenn das fertige System dann in<br />

der Praxis eingesetzt wird, muss dieses<br />

mit Störungen oder Überlagerungen<br />

aus der Umgebung, in der<br />

es betrieben wird, umgehen können,<br />

was eine ziemliche Herausforderung<br />

darstellt, insbesondere<br />

in Anwendungsbereichen wie der<br />

industriellen Automatisierung, der<br />

Messtechnik, der Prozesssteuerung<br />

oder der Leistungssteuerung,<br />

bei denen eine hohe Störfestigkeit<br />

erforderlich ist und gleichzeitig die<br />

benachbarten Komponenten nicht<br />

gestört werden dürfen. Rauschen,<br />

Transienten oder andere Störquellen<br />

können die Genauigkeit und Auflösung<br />

des Systems beeinträchtigen.<br />

Störungen können außerdem<br />

auftreten, wenn die Systeme über<br />

das Stromnetz versorgt werden. Die<br />

Netzfrequenz liegt in Europa bei<br />

50 Hz und ihren Vielfachen und in<br />

den USA bei 60 Hz und ihren Vielfachen.<br />

Daher muss bei der Entwicklung<br />

eines RTD-Systems ein Filterkreis<br />

mit einer 50 Hz/60 Hz-Unterdrückung<br />

berücksichtigt werden.<br />

Viele Systementwickler wollen hierfür<br />

ein universelles System entwickeln,<br />

das sowohl 50 Hz als auch<br />

60 Hz unterdrückt.<br />

Die meisten ADCs für niedrige<br />

Bandbreiten bieten eine Vielzahl<br />

digitaler Filteroptionen, die so programmiert<br />

werden können, dass sich<br />

bei 50 Hz/60 Hz eine starke Dämpfung<br />

(Notch) ergibt. Die gewählte<br />

Filteroption wirkt sich auf die Ausgangsdatenrate,<br />

die Einschwingzeit<br />

und die 50- und 60-Hz-Unterdrückung<br />

aus. Wenn mehrere Kanäle<br />

aktiviert sind, ist bei jedem Kanalwechsel<br />

eine gewisse Einschwingzeit<br />

erforderlich, bevor die Wandlung<br />

durchgeführt wird, deshalb verringert<br />

sich bei der Auswahl eines<br />

Filtertyps mit längerer Einschwingzeit<br />

(wie beispielsweise sinc4 oder<br />

sinc3) der Gesamtdurchsatz. Für diesen<br />

Fall ist ein nachgeschaltetes Filter<br />

oder ein FIR-Filter nützlich, das<br />

eine angemessene gleichzeitige<br />

Unterdrückung von 50 Hz/60 Hz<br />

bei geringeren Einschwingzeiten<br />

realisiert und damit die Ausgangsdatenrate<br />

erhöht.<br />

Überlegungen zum<br />

Stromverbrauch<br />

Der Stromverbrauch bzw. die Aufteilung<br />

des Energiebudgets des Systems<br />

hängt stark von der Anwendung<br />

ab. Der AD7124-4/AD7124-8<br />

verfügt über drei Leistungsmodi,<br />

die eine Abstimmung zwischen Leistung,<br />

Geschwindigkeit und Stromverbrauch<br />

ermöglichen. Bei tragbaren<br />

oder dezentralen Anwendungen<br />

müssen Komponenten<br />

und Konfigurationen mit geringem<br />

Stromverbrauch verwendet werden,<br />

und bei einigen industriellen<br />

Automatisierungsanwendungen<br />

wird das gesamte System über die<br />

4-20-mA-Schleife mit Strom versorgt,<br />

so dass nur ein Strombudget<br />

von maximal 4 mA zulässig ist. Für<br />

diese Art von Anwendung können<br />

die Geräte im Mid- oder Low-Power-<br />

Modus programmiert werden. Die<br />

Geschwindigkeit ist dabei viel geringer,<br />

der ADC bietet jedoch immer<br />

noch eine hohe Leistung. Handelt<br />

es sich dagegen um eine Prozesssteuerung,<br />

die aus dem Stromnetz<br />

gespeist wird, ist eine wesentlich<br />

höhere Stromaufnahme zulässig,<br />

so dass das Gerät im Full-Power-<br />

Modus programmiert werden kann<br />

und dieses System eine wesentlich<br />

höhere Ausgangsdatenrate sowie<br />

eine höhere Leistung erreicht.<br />

Fehlerquellen und<br />

Kalibrierungsoptionen<br />

Nachdem die erforderliche Systemkonfiguration<br />

bekannt ist, besteht<br />

der nächste Schritt darin, die mit dem<br />

ADC verbundenen Fehler und die<br />

systembedingten Fehler abzuschätzen.<br />

Diese helfen den Systementwicklern<br />

zu verstehen, ob die Konfiguration<br />

des Frontends und des<br />

ADC die angestrebte Gesamtgenauigkeit<br />

und -leistung erreichen<br />

kann. Mit dem Tool RTD_Configurator_and_Error_Budget_Calculator<br />

kann der Benutzer die Systemkonfiguration<br />

für optimale Leistung anpassen.<br />

Beispielsweise zeigt Abbildung<br />

9 eine Übersicht aller Fehler. Das<br />

Tortendiagramm für den Systemfehler<br />

zeigt, dass die Grundgenauigkeit<br />

des externen Referenzwiderstands<br />

und sein Temperaturkoeffizient<br />

am meisten zum Gesamtfehler<br />

des Systems beitragen. Daher ist es<br />

wichtig sich damit zu befassen und<br />

evtl. einen externen Referenzwiderstand<br />

mit höherer Genauigkeit und<br />

einem besseren Temperaturkoeffizienten<br />

einzusetzen.<br />

Auch wenn der auf den ADC<br />

zurückzuführende Fehleranteil<br />

nicht der wesentlichste Beitrag zum<br />

Gesamtfehler des Systems ist, kann<br />

dieser Fehlerbeitrag des ADC mit den<br />

internen Kalibrierungsmodi weiter<br />

88 Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2022


Messtechnik<br />

reduziert werden. Es wird empfohlen,<br />

beim Einschalten oder bei der<br />

Software-Initialisierung eine interne<br />

Kalibrierung durchzuführen, um<br />

damit die ADC-Verstärkungs- und<br />

Offset-Fehler zu beseitigen. Es ist<br />

zu beachten, dass Fehler, die durch<br />

die externen Schaltungsteile verursachten<br />

werden, durch diese Kalibrierungen<br />

nicht beseitigt werden<br />

können. Der ADC unterstützt jedoch<br />

auch Systemkalibrierungen, so dass<br />

der Offset- und Verstärkungsfehler<br />

des Systems minimiert werden kann,<br />

was jedoch zusätzliche Kosten verursacht<br />

und für die meisten Anwendungen<br />

nicht erforderlich ist.<br />

Fehlererkennung<br />

In rauen Umgebungen oder bei<br />

Anwendungen, bei denen die Sicherheit<br />

im Vordergrund steht, werden<br />

Diagnosefunktionen immer mehr zu<br />

einem Teil der industriellen Anforderungen.<br />

Die im AD7124-4/AD7124-8 vorhandenen<br />

Diagnosefunktionen reduzieren<br />

den Bedarf an externen Komponenten<br />

zur Implementierung, was<br />

zu kleineren, einfachen, Zeit und<br />

Kosten sparenden Lösungen führt.<br />

Die Diagnosefunktionen umfassen:<br />

• Überprüfung der Spannungspegel<br />

an den Analogpins, um sicherzustellen,<br />

dass diese innerhalb des spezifizierten<br />

Betriebsbereichs liegen<br />

• Eine zyklische Redundanzprüfung<br />

(CRC) auf dem seriellen peripheren<br />

Schnittstellenbus (SPI)<br />

• Ein CRC der Speicherbelegung<br />

• Überprüfungen der Signalkette<br />

Diese Diagnosen führen zu einer<br />

robusteren Lösung. Die Analyse<br />

der Fehlermöglichkeiten, -auswirkungen<br />

und -diagnose (FMEDA)<br />

einer typischen 3-Leiter-RTD-Anwendung<br />

hat gemäß IEC 61508 einen<br />

Anteil ungefährlicher Fehler (SFF)<br />

von über 90 % ergeben.<br />

Bewertung von<br />

RTD-Systemen<br />

Bild 10 zeigt einige Messdaten<br />

aus Schaltungshinweis CN-0383.<br />

Diese Messdaten wurden mit dem<br />

AD7124-4/AD7124-8-Evaluierungsboard<br />

erfasst, das Anschlussmöglichkeiten<br />

für 2-, 3- und 4-Leiter-<br />

RTDs bietet, und mit dem der entsprechende<br />

Wert in Grad Celsius<br />

berechnet wurde. Die Ergebnisse<br />

zeigen, dass der Fehler einer 2-Leiter-RTD-Implementierung<br />

näher an<br />

der unteren Grenze des Fehlerbandes<br />

liegt, während die 3-Leiteroder<br />

4-Leiter-RTD-Implementierung<br />

einen Gesamtfehler aufweist, der<br />

deutlich innerhalb der zulässigen<br />

Grenzen liegt. Der höhere Fehler<br />

bei der 2-Leiter-Messung ist auf<br />

die bereits beschriebenen Leitungswiderstände<br />

zurückzuführen.<br />

Diese Beispiele zeigen, dass die<br />

Befolgung der obigen RTD-Richtlinien<br />

zu einem hochgenauen, leistungsstarken<br />

Design führt, wenn<br />

sie in Verbindung mit ADIs Sigma-<br />

Delta-ADCs mit niedriger Bandbreite<br />

verwendet werden. Die Schaltungshinweise<br />

(CN-0383) dienen zudem<br />

als Referenzdesign, das dem Systementwickler<br />

hilft, schnell mit der<br />

Prototypenentwicklung beginnen zu<br />