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GI.News

May 11, 2021

Q.series X A156

Neues 4-kanaliges Trägerfrequenz-Modul für Induktivaufnehmer und DMS 

Lineare Wegmesssysteme spielen in unserem Alltag eine wichtige Rolle – wenn auch nicht immer auf den ersten Blick sichtbar.

Die Sensoren werden bei Test- und Prüfanwendungen eingesetzt um z. B.

  • Bewegungen,
  • Positionsverlagerungen,
  • Abstände,
  • Schwingungsverschiebungen,
  • Dehnungen,
  • Neigungen,
  • Temperaturdehnungen,
  • Materialstärken

zu erfassen. Aber auch bei der Bauwerksüberwachung wie an Brücken, in Kraftwerken oder in der Prozessindustrie werden Bewegung, Verschiebung oder Schwingung von Rohrleitungen und Behältern unter schwierigen Umgebungsbedingungen gemessen.

Induktive Wegaufnehmer sind dabei eine bewährte und zuverlässige Messmethode zur Erfassung von Wegen und Positionen. Sie zeichnen sich durch eine kontaktlose und damit äußerst verschleißarme Erfassung und gleichzeitig hohe Mess-Dynamik aus. Werden hochwertige Materialien verwendet, so erreicht man eine außergewöhnliche Robustheit, die einen wartungsfreien Betrieb über Jahrzehnte ermöglicht.
Mit Induktiven Wegaufnehmern lassen sich präzise Messungen unter schmutzigen oder rauen Umgebungsbedingungen durchführen.

Q.series X A156

Das neue 4-kanalige Trägerfrequenz-Messmodul Typ A156 wurde zum Messen mit DMS / DMS-basierten Aufnehmern, aber insbesondere für Induktivaufnehmer entwickelt. Es baut auf dem seit Jahren bewährten Trägerfrequenz (TF)-Modul Typ A106 auf. Das A156 hat im Gegensatz zum A106 vier Kanäle, verzichtet dafür aber auf die analogen Ausgänge.

Das A156 speist die Aufnehmer mit einer Wechselspannung von 4,8 kHz, der sog. Trägerfrequenz. Die Amplitude ist zwischen 2,5 und 5 V einstellbar. 
Das Modul bietet 16 Messbereiche und eine Messrate von 20 kHz je Kanal bei 24 Bit Auflösung. Einstellbare digitale Filter ermöglichen eine weitere Optimierung der Kanäle auf die jeweilige Anwendung. 

Das Modul gibt es in der Ausführung mit den frontseitigen Schraubklemmen oder D-SUB Buchsen in der Variante DSUB9 und DSUB15-HD und bietet damit alle notwendigen Anschlussmöglichkeiten für viele Sensoren mit bereits konfektionierten Anschlusskabeln.

Von links nach rechts: Q.bloxx A156 mit Schraubklemmen, DSUB9 und DSUB15HD

Wesentliche Merkmale:

  • 4 galvanisch isolierte Messkanäle für DMS Halb- & Vollbrücke sowie Induktivaufnehmer/LVDT
  • Trägerfrequenz Prinzip mit 4,8 kHz und per Software umschaltbare Amplitude 5 V oder 2,5 V (je Kanal)
  • 16 Messbereiche von 1.25 mV/V bis 1000 mV/V
  • 20 kHz Messrate je Kanal mit 24-bit Auflösung
  • 500 V Trennspannung Kanal-zu-Kanal und zu Versorgung und Schnittstelle

Warum sind passive Aufnehmer so interessant?

Besonders im experimentellen Umfeld oder bei herausfordernden Umgebungsbedingungen (Temperatur, Strahlung, EMV) werden passive Aufnehmer eingesetzt, da diese flexibel auf die jeweilige Messaufgabe anzupassen sind. Mit einem externen, flexiblen Messverstärker wie dem A156, können Aufnehmer durch unterschiedliche Messbereiche auch unterhalb des Nennmesswegs optimal eingesetzt werden. Bei aktiven Aufnehmern ist durch eine integrierte Elektronik der Einsatzbereich jedoch auf den Nennmessweg eingeschränkt, so dass diese Art der Sensoren eher im industriellen Bereich und normalen Umgebungsbedingungen zu finden sind.

Funktionsweise Induktiver Wegaufnehmer

Das induktive Messverfahren basiert auf der Änderung des Verhaltens (Induktivität) einer Spule durch die Positionsveränderung eines magnetisierbaren Kerns im Inneren der Spule.

Grundsätzlich gibt es diese beiden Verschaltungsarten für die Spulen:

  • Spule mit Mittenabgriff (Differentialdrossel)
  • Konfiguration aus elektrisch getrennten Primär- und Sekundärspulen (Differentialtransformator oder LVDT)

Vorteile durch Trägerfrequenzprinzip:

Die Spulen von Induktiven Wegaufnehmern benötigen zwingend eine Wechselspannung zur Erzeugung des Magnetfeldes. Hier kommt nun die Trägerfrequenz ins Spiel – welche typisch eine Frequenz von 4,8 kHz ist.

Der Aufnehmer moduliert die Amplitude dieser Wechselspannung. Durch ein Demodulationsverfahren wird dieses Sensorsignal im Messverstärker vom Trägersignal isoliert und verarbeitet.

Da nur modulierte Signale, also ein schmales Band der Signalfrequenz, übertragen werden, ergibt sich daraus eine deutlich geringere Empfindlichkeit gegenüber Störungen. Trägerfrequenzverstärker übertragen selektiv. Das sorgt für wesentlich bessere Datenqualität in Bezug auf Stabilität, Rauschen und Drift. Trägerfrequenzverstärker sind vielseitig: DMS und DMS-Aufnehmer, induktive Brücken, LVDTs sowie piezo-resistive Sensoren können angeschlossen werden.

Funktionsprinzip Trägerfrequenzmessung

Author: Raimund Schlünder

Sales Team Germany
Gantner Instruments, Germany

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