Der Dehnungsmessstreifen-Verstärker A136: Die Neudefinition der Präzisionsmessung

Die Entwicklung der 10-V-Dehnungsmessstreifen-Versorgung

In den USA besteht seit langem eine Beziehung zur 10-V-Versorgung bei Dehnungsmessstreifen (DMS). Trotz des geringen Genauigkeitsverlusts aufgrund des höheren Signal-Rausch-Verhältnisses und der Wärmeinduktion hat der nordamerikanische Markt die 10-V-Versorgung jahrzehntelang akzeptiert und seine Kalibrierungs- und Qualitätsstandards entsprechend angepasst. Diese Konsistenz stellt sicher, dass der Übergang zu neueren Technologien die bestehenden Protokolle nicht stört.

In der modernen Technik werden immer häufiger 1000-Ohm-Dehnungsmessstreifen eingesetzt. Hinzu kommt die Zunahme von Sensoren auf Halbleiterbasis in Testumgebungen. Diese brückenbasierten Sensoren sind in erster Linie für Druck- und Durchflussmessungen konzipiert und benötigen im Vergleich zu Dehnungsmessstreifen aus Metallfolie eine höhere Versorgungsspannung. Ihre Anpassungsfähigkeit bei der Erfassung hoher (20k-50k) und statischer niedriger Frequenzen macht sie für die Antriebsprüfung in der Automobil- und Luftfahrtindustrie unverzichtbar.

Die Vorteile sind zwar überzeugend, aber man darf nicht vergessen, dass eine nicht optimierte DMS-Versorgung zu einem erhöhten Stromverbrauch und potenziellen Schäden führen kann. Bedenkt man jedoch die überwältigenden Vorteile, insbesondere bei Hochpräzisionsanwendungen wie der Luft- und Raumfahrt, der Automobiltechnik oder auch in lauten Industrieumgebungen, so glänzt der A136 durch seine Kompatibilität für eine leicht konfigurierbare Versorgungsspannungen im Bereich von 1 V bis 10 V.

Vorteile der 10-V-Versorgung

• Höheres Signal-Rausch-Verhältnis: Höherer Signal-Rausch-Abstand, der auch in EMV-belasteten Umgebungen für Klarheit sorgt.
• Erhöhte Empfindlichkeit: Selbst kleinste Veränderungen der Dehnung werden mühelos erkannt.
• Sensorkompatibilität: Die 10-V-Versorgung eignet sich für viele Dehnungsmessstreifen (DMS), vereinfacht die Einrichtung und gewährleistet die Anpassung an gängige Geräte.

Dehnungsmessstreifen-Sensoren und die 10-V-Versorgungskante

Eine 10-V-Versorgung ist zwar nicht für alle Dehnungsmessstreifen-Sensoren erforderlich, aber bestimmte Kategorien profitieren deutlich davon:

• Präzisions-Dehnungsmessstreifen: Diese sind in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Automobilindustrie von zentraler Bedeutung, wo die Genauigkeit nicht beeinträchtigt werden darf.
• DMS inmitten von Störsignalen: Die verbesserte Signalklarheit der 10-V-Versorgung ist ein deutlicher Vorteil in industriellen Umgebungen, die mit Umgebungsgeräuschen belastet sind.
• Echtzeit-Dehnungsdetektoren: In Situationen, in denen sofortige Messungen erforderlich sind, wie z. B. bei der Bestimmung von Kräften, die auf Testfahrzeuge wirken, ist eine 10-V-Versorgung von entscheidender Bedeutung.
• Sensoren mit geringer Empfindlichkeit: Die Verwendung einer 10-V-Versorgung ist für diese Sensoren vorteilhaft, da sie zu einer höheren Ausgangsleistung führt und die Messergebnisse optimiert.

Unter den Sensoren, die ihre Wirkung mit 10 V verstärken, stechen Wägezellen, Druckaufnehmer und Beschleunigungsmesser hervor.

1000-Ohm-Dehnungsmessstreifen & Brückenabschlusswiderstand Optionen

In der modernen Technik erfreuen sich 1000-Ohm-Dehnungsmessstreifen zunehmender Beliebtheit, insbesondere in der amerikanischen Luft- und Raumfahrt und im Automobilsektor. Diese Industriezweige entwickeln ständig neue Verbundwerkstoffe, die sich durch Stärke und Leichtigkeit auszeichnen. Während die Herstellung dieser Fasern einheitlich ist, stellt die Ermüdungsprüfung ihrer einzigartigen Zusammensetzung aufgrund der anisotropen Natur der Verbundwerkstoffe eine Herausforderung dar. Dies führt zu unterschiedlichen Eigenschaften in verschiedenen Richtungen, was das Verständnis der Spannungs-Dehnungs-Kurven erschwert. Hier kann eine höhere Leistung von Vorteil sein.

Der A136 ist jedoch nicht nur für den 1000-Ohm-Markt geeignet. Er ist auch in einer 350-Ohm- und einer 120-Ohm-Version erhältlich, die integrierte Abschlusswiderstände für Viertel-/Halbbrücken bieten. Brückenvervollständigungswiderstände spielen eine wichtige Rolle bei der Gewährleistung genauer Messungen, indem sie fehlende Elemente in Halb- oder Viertelbrückenkonfigurationen kompensieren. Das “Shunting”, d. h. das Hinzufügen eines bekannten Widerstands zur Brückenschaltung, ist unerlässlich, um die Empfindlichkeit zu bestimmen und das System zu kalibrieren.

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Wo in modernen Anwendungen eine 10-V-Versorgung benötigt wird

• Support für halbleiterbasierte Sensoren: Bei der Triebwerksprüfung in der Luft- und Raumfahrt und in der Automobilindustrie werden sowohl herkömmliche Dehnungsmessstreifen-Sensoren mit Metallfolie als auch moderne Sensoren auf Halbleiterbasis eingesetzt. Sensoren auf Halbleiterbasis benötigen eine 10-V-Versorgung, was ihre Reaktionszeit verkürzt und die Überwachung und Steuerung druckbezogener Parameter in Echtzeit ermöglicht – eine Aufgabe, die herkömmliche Metallfoliensensoren nicht erfüllen können. Diese Fähigkeiten werden für die Regelung des Fluges und die Optimierung der Triebwerksleistung immer wichtiger.
• Flugtests in der Luft- und Raumfahrt: Da Flugzeuge strengen Tests unterzogen werden, müssen die Sensoren unter schwankenden Bedingungen Echtzeitdaten liefern. Die 10-V-Versorgung gewährleistet die Integrität und Klarheit der Daten, so dass die Ingenieure fundierte Entscheidungen über Flugmechanik und strukturelle Integrität treffen können.
• Strukturtests in der Luft- und Raumfahrt: Die 10-V-Versorgung ermöglicht einen klareren und präziseren Blick darauf, wie verschiedene Teile – von den Tragflächen bis zum Rumpf – mit Belastungen umgehen, was zu einer umfassenden Bewertung des strukturellen Zustands und zur Ermittlung von Spannungskonzentrationen in den Flugzeugstrukturen führt.
• Prüfung der Lebensdauer von Kraftfahrzeugen: Moderne Fahrzeuge, insbesondere Elektrofahrzeuge, haben eine komplexe Architektur. Die genaue Messung von Spannungen und Dehnungen an Bauteilen wie Batterien, insbesondere beim schnellen Laden oder Entladen, erfordert die Klarheit und Präzision, die eine 10-V-Versorgung bietet.
• Hochgeschwindigkeitszüge und Infrastruktur: Wenn Staaten in Hochgeschwindigkeitszüge investieren, sind die Integrität der Gleise und Wagen von größter Bedeutung. Sensoren mit 10-V-Versorgung können dynamische Lasten bei hohen Geschwindigkeiten messen und gewährleisten Sicherheit und Betriebseffizienz.
• Energiesektor: Windkraftanlagen zum Beispiel sind dynamischen Belastungen ausgesetzt. Die Klingen, die sich oft über große Längen erstrecken, werden unterschiedlich stark gedehnt. Genaue Daten können bei der vorausschauenden Wartung helfen, um den optimalen Betrieb dieser sauberen Energiefresser zu gewährleisten.

Da die Industrie ihre Grenzen immer weiter hinausschiebt, wächst der Bedarf an präzisen, eindeutigen Dehnungs- oder Sensordaten in Echtzeit. Die 10-V-Versorgung in Dehnungsmessstreifen (DMS) stellt sich dieser Herausforderung und hat sich in verschiedenen anspruchsvollen Anwendungen bewährt.

Warum der A136 sich abhebt

Der A136 unterstützt Brückensensoren mit 120, 350 und 1000 Ohm, verfügt über integrierte Abschlusswiderstände und ist sowohl mit 4- als auch mit 6-Leiter-Konfigurationen kompatibel. Er bietet vier Kanäle mit einer Abtastrate von 20 kHz pro Kanal und eine 24-Bit-ADC-Dehnungsverstärkung. Mit benutzerkonfigurierbaren Versorgungspegeln von 1 V bis 10 V und einer einfachen Verwaltung von Konfiguration, Skalierung und Filterung über GI.bench lässt sich der A136 nahtlos in Q.stations und EtherCAT-Systeme integrieren.

Hier finden Sie das umfassende A136-Datenblatt.

Herausforderungen bei der Dehnungsmessung?

In Anbetracht der sich wandelnden Anforderungen in der Luft- und Raumfahrt sowie im Automobilsektor erweist sich der A136 als zuverlässiges Werkzeug. Die Wahl des A136 bedeutet eine Investition in Kompatibilität und nahtlose Integration für verschiedene Messanwendungen.