Hochwertige E/A erzeugen hochqualitative Vibrationsmessung: So einfach ist es wirklich

Gantner Instruments bietet leistungsstarke I/O-Module für jede Art von Beschleunigungsaufnehmern mit Anschlüssen, die mit den meisten Standardsensoren kompatibel sind, oder Sie können sie an Ihre Bedürfnisse anpassen.

Erfassen Sie Daten von MEMS-Sensoren mit dem E/A-Modul der Q.series X A108-4M1 und A108-2M3

MEMS-Sensoren (Micro Electromechanical System) werden häufig für Niederfrequenz-Vibrationsmessungen bis hinunter in den Gleichstrombereich eingesetzt. Diese MEMS-Sensoren, auch als K-Beam-Sensoren bezeichnet, benötigen für den Betrieb eine Versorgungsspannung. Die neuen Module der Q.series X, Typ A107 und A108, übernehmen die Sensorversorgung und ermöglichen so eine bequeme und unkomplizierte Inbetriebnahme. An die Modelle A107-4M1 und A108-4M1 können bis zu vier einachsige MEMS-Sensoren angeschlossen werden.

Das Modul A107-4M1 wird mit 9-poligen Standard-DSUB-Buchsen geliefert, während das Modul A108-4M1 mit 1/4-28-Standardbuchsen (Typ Comtronic-Buchse, 4-polig) ausgestattet ist. Außerdem können zwei dreiachsige MEMS-Sensoren über die 9-poligen DSUB-Buchsen an das Modul A108-2M3 angeschlossen werden.

Der A107-4M1, A108-4M1 und der A108-2M3 bieten eine galvanisch getrennte Sensorversorgungsspannung von +15 VDC und eine Abtastrate von 20 kHz pro Kanal. Während die vier Eingänge des A107-4M1 differenziell sind, können die Sensoreingangstypen des A108-4M1/2M3 per Software zwischen differenziell und unsymmetrisch gewählt werden. Diese A108-Module bieten einen Single-Ended-Eingang pro Sensoreingang, der z.B. zur Temperaturkompensation verwendet werden kann. Mit dieser Funktion sind Messaufbauten von höchster Genauigkeit möglich.

Anschluss von IEPE / ICP®-Sensoren an das I/O-Modul Q.series X A111

Müssen Sie eine Messkette mit Sensoren auf Basis von IEPE (Integrated Electronics Piezo Electric), ICP®, ISOTRON®, DeltaTron, Piezotron oder PiezoStar (physikalische Einheit mv/g) einrichten? Unser vierkanaliges A111 bietet die richtige Signalaufbereitung mit Sensorversorgung nach IEPE- oder ICP®-Standard. Jeder Kanal tastet 100 kHz ab und ist galvanisch von anderen Kanälen, der Stromversorgung und der Bank isoliert, um eine leistungsstarke Filterung und Auswertung auf der E/A-Ebene und ein Maximum an Robustheit zu gewährleisten.

HINWEIS: A111 Modul mit höherer Bandbreite auf Anfrage erhältlich

Der Eingangsfrequenzbereich des A111 ist durch den integrierten Anti-Aliasing-Filter auf 20 kHz begrenzt. Diese Bandbreite ist für die meisten IEPE-Sensoren bestens geeignet und gewährleistet aliasingfreie Messsignale.
Sollte jedoch ein Signal mit höherer Frequenz erforderlich sein, z. B. für die Analyse und Überwachung von Wälzlagern mittels der Stoßimpulsmethode (SPM), ist der A111-HB auf Anfrage erhältlich. Bei der Stoßimpulsmethode wird ein spezieller Sensor bei seiner Resonanzfrequenz versorgt. Dies geschieht beispielsweise in einem Kugel- oder Rollenlager, wenn eine Kugel auf den Innen- oder Außenring trifft. Die sehr schwache Druckwelle erzeugt dann im Sensor im Bereich seiner Resonanzfrequenz eine größere Amplitude. Typische Stoßimpulssensoren haben eine Resonanzfrequenz von 32 oder 36 kHz. Das A111-HB verfügt über eine Bandbreite von bis zu 45 kHz und eignet sich daher für Stoßimpulssensoren. Die HB-Version verfügt über keinen Anti-Aliasing-Filter.
Für eine weitere Anwendung mit hoher Bandbreite steht ein A111-HB-Modul mit erweitertem Messbereich zur Verfügung. Der A111-HB30 verfügt über einen Eingangsbereich von ±30 V und bietet keinen IEPE-Support. Er eignet sich daher ideal zum Auslesen des gepufferten Ausgangssignals von Maschinenschutzsystemen.

A141 Ladungsverstärker für piezoelektrische Sensoren

Bei speziellen Anwendungen mit begrenztem Einbauraum oder hohen Oberflächen- bzw. Umgebungstemperaturen sind PE-Sensoren (piezoelektrische Sensoren) die beste Wahl. Dank ihrer direkten Ladungsausgabe (physikalische Einheit pC/g) enthalten diese Sensoren keine elektronischen Bauteile im Sensorgehäuse, wodurch sie kompakt und unempfindlich gegenüber hohen Temperaturen sind. Allerdings erfordern diese Sensoren eine externe Signalaufbereitung, um die Ladung in ein Standard-Spannungssignal umzuwandeln. In der Vergangenheit erfolgte diese Umwandlung mithilfe externer Geräte, z. B. Inline-Ladungsverstärkern, deren Ausgang an ein Datenerfassungssystem angeschlossen wurde.

Mit dem Ladungsverstärker A141 der Q.series X bieten wir ein vierkanaliges Signalaufbereitungs-E/A-Modul an, das den Bedarf an externen Geräten abdeckt.
Je nach dem zu messenden Ladungssignal können Sie zwischen zwei Betriebsmodi wählen: entweder für schnelle transiente und pulsierende Signale oder für nahezu statische Signale. Wann immer Sie mit einem breiten Messbereich konfrontiert sind, könnte der A141 die perfekte Wahl sein. Setzen Sie ihn für anspruchsvolle Challenges mit Beschleunigungsmessern, Kraft- oder Drucksensoren ein.

Für ein detailliertes Verständnis und einen Vergleich der verschiedenen Sensoren und Signalkonditionierungstechnologien werfen Sie einen kurzen Blick in unsere einseitige Übersicht.

Sie können all diese E/A-Module an unseren leistungsstarken Datenerfassungscontroller und das intelligente Edge device Q.station X anschließen. Die Q.station X kann die Schwingungsdaten für Sie auswerten, um die Anzahl der gespeicherten Datenpunkte zu reduzieren und Warnungen oder Alarme unabhängig von einem angeschlossenen Computer auszugeben.

Die folgenden Parameter können im Zeitbereich berechnet werden:

• Rms
• Peak
• Peak-to-Peak
• Wappen
• Kurtosis

Diese Parameter werden im Frequenzbereich bewertet:

• RMS (Spektralband, Breitband)
• Schwingungsgeschwindigkeit
• Vibration Verschiebung
• Maximale Amplitude @ Frequenz
• FFT-Spektren
• und viele andere Trendparameter

Die Konfiguration der Parameter erfolgt einfach über arithmetische Variablen oder die FFT-Einstellungen in GI.bench.

Alle diese Parameter können verwendet werden, um die Speicherung der Rohdaten mit Pre- und Post-Trigger-Bedingungen auszulösen, was dazu beiträgt, das Datenvolumen gering zu halten, da Rohwerte nur dann gespeichert werden, wenn etwas Bedeutendes passiert.

Für langfristige Trendanalysen stehen zusätzliche statistische Funktionen wie Maximum, Minimum, Durchschnitt und Standardabweichung zur Verfügung. Mit Hilfe dieser Funktionen können aus Parametern wie RMS, Spitzenwert oder effektiver Schwinggeschwindigkeit Trends gebildet werden. Die Dauer für die Berechnung der Statistikfunktion kann individuell eingestellt werden, z.B. das Maximum des RMS-Wertes über eine Minute.

Für die Datenspeicherung und -visualisierung auf Computerebene bieten wir unsere Software GI.bench an. Diese leistungsstarke und durchdachte Software ist mehr als nur ein Werkzeug zur Konfiguration der Messkette. Sie bietet Funktionen zur Datenspeicherung, einschließlich der Zusammenführung von Datenströmen verschiedener Controller, sowie eine redundante und skalierbare Speicherplattform, die unabhängig von jeglicher Windows-basierten Benutzeroberfläche ist.

Aber wenn es darum geht, eine große Anzahl von Datenpunkten zu visualisieren und übersichtliche Dashboards zu erstellen, GI.bench seine Stärken ausspielen. Einfach zu bedienende Drag & Drop-Grafikelemente wie YT / XY-Diagramme, Messgeräte, Balkendiagramme, Böden und Schieberegler ermöglichen es, jedes Dashboard in Sekunden zu konfigurieren. Auch Kanäle aus dem Messsystem oder bereits ausgewertete Variablen können per Drag & Drop auf Grafikelemente angewendet werden, und sogar Bilder oder Videostreams von IP-Kameras können in Dashboards integriert werden, um einen perfekten Überblick über den Messaufbau zu geben. Und wenn Sie Messdaten mit Ihrem Team austauschen möchten oder mehrere Bildschirme benötigen, um alle Daten gleichzeitig zu visualisieren, können Sie einfach jeden Standard-Webbrowser verwenden, um eine Verbindung zum DAQ herzustellen und Ihre Dashboards anzuzeigen.

Dieses Handbuch bietet einen detaillierten Überblick über die Datenerfassungssysteme von Gantner Instruments

Die Schwingungen eines Objekts, einer Maschine oder einer Struktur können mit verschiedenen Sensortypen gemessen werden, z. B. mit Beschleunigungssensoren, und je nach verwendetem Sensor erfolgt die Signalaufbereitung entweder durch den Sensor oder durch das Datenerfassungssysteme.

Die Erfassung hochwertiger Schwingungsdaten erfordert also nicht nur den richtigen Sensor für die jeweilige Aufgabe, sondern auch ein hochwertiges, entsprechend konfiguriertes Datenerfassungssysteme.

Laden Sie unsere Schritt-für-Schritt-Anleitung herunter und bewahren Sie sie als hilfreiche Referenz für die Konfiguration jedes Beschleunigungssensorelements auf.