Der DMS-Messverstärker A136: Die Neudefinition der Präzisionsmessung

Die Entwicklung der 10V Versorgung für Dehnungsmessstreifen

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

In der modernen Technik werden immer häufiger 1000 Ohm DMS 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 Metallfolien-DMS eine höhere Versorgungsspannung. Ihre Anpassungsfähigkeit bei der Erfassung hoher (20kHz-50kHz) und 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 potenziell auch zu Schäden führen kann. Bedenkt man jedoch die überwältigenden Vorteile, insbesondere bei Hochpräzisionsanwendungen wie der Luft- und Raumfahrt, der Automobiltechnik oder auch in EMV-belasteten Industrieumgebungen, so glänzt der A136 durch seine konfigurierbare Versorgungsspannungen im Bereich von 1 V bis 10 V.

Vorteile der 10V-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 10V-Versorgung eignet sich für viele Dehnungsmessstreifen (DMS), vereinfacht die Einrichtung und gewährleistet die Anpassung an gängige Sensoren.

Dehnungsmessstreifen-Sensoren und die 10V-Versorgung

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

• Präzisions-DMS: Diese sind in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Automobilindustrie von zentraler Bedeutung, wo es keine Kompromisse bei der Genauigkeit geben darf.
• DMS inmitten von Störsignalen: Der verbesserte Signal-Rausch-Abstand der 10V-Versorgung ist ein deutlicher Vorteil in EMV-belasteten industriellen Umgebungen.
• Dehnungsmessung in Echtzeit: In Situationen, in denen sofortige Messungen erforderlich sind, wie z. B. bei der Bestimmung von Kräften, die auf Testfahrzeuge wirken, ist eine 10V-Versorgung von entscheidender Bedeutung.
• Sensoren mit geringer Empfindlichkeit: Die Verwendung einer 10V-Versorgung ist für diese Sensoren vorteilhaft, da sie zu einem höheren Ausgangssignal führt und die Messergebnisse optimiert.

Unter den Sensoren, die ihre Wirkung mit einer 10V-Versorgung besser entfalten können, stechen Wägezellen, Druckaufnehmer und Beschleunigungssensoren hervor.

1000 Ohm DMS & Brückenergänzungswiderstände

In der modernen Technik erfreuen sich 1000 Ohm DMS zunehmender Beliebtheit, insbesondere in der Luft- und Raumfahrt und im Automobilsektor. Diese Industriezweige entwickeln ständig neue Verbundwerkstoffe, die sich durch eine hohe Festigkeit und ein geringes Gewicht 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 Materialeigenschaften in verschiedenen Richtungen, was das Verständnis der Spannungs-Dehnungs-Kurven erschwert. Hier kann eine höhere Leistung von Vorteil sein.

Das Messmodul A136 ist jedoch nicht nur für den 1000 Ohm Markt geeignet. Es ist auch in einer 350 Ohm- und einer 120 Ohm-Version erhältlich. Dabei sind die jeweiligen Ergänzungswiderstände für Viertel- und Halbbrücken integriert. Präzise und temperaturstabile Brückenergänzungswiderstände spielen eine wichtige Rolle bei der Gewährleistung genauer Messungen, da sie fehlende Elemente einer Wheatstoneschen Vollbrückenschaltung ersetzen.

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Wo in modernen Anwendungen eine 10V-Versorgung benötigt wird

• Support für halbleiterbasierte Sensoren: Bei der Triebwerksprüfung in der Luft- und Raumfahrt und in der Automobilindustrie werden sowohl herkömmliche Metallfolien-DMS als auch moderne Sensoren auf Halbleiterbasis eingesetzt. Sensoren auf Halbleiterbasis benötigen eine 10V-Versorgung, da kurze Reaktionszeiten bei der Überwachung und Steuerung druckbezogener Parameter erforderlich sind – 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 10V-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 10V-Versorgung ermöglicht einen klareren und präziseren Blick darauf, wie verschiedene Teile – von den Tragflächen bis zum Rumpf – mit Belastungen umgehen. Das führt zu einer umfassenden Bewertung des strukturellen Zustands und zur Ermittlung von Spannungskonzentrationen in den Flugzeugstrukturen.
• 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 10V-Versorgung bietet.
• Hochgeschwindigkeitszüge und Infrastruktur: Wenn Staaten in Hochgeschwindigkeitszüge investieren, sind die Integrität der Gleise und Wagons von größter Bedeutung. Sensoren, die mit 10V versorgt werden, können dynamische Lasten bei hohen Geschwindigkeiten messen und gewährleisten Sicherheit und Betriebseffizienz.
• Energiesektor: Windkraftanlagen sind dynamischen Belastungen ausgesetzt. Die Rotorblätter, die bereits länger als 100m sein können, werden unterschiedlich stark gedehnt. Genaue Daten können bei der vorausschauenden Wartung helfen, den optimalen Betrieb dieser sauberen Energieerzeuger zu gewährleisten.

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

Warum das Messmodul A136 sich abhebt

Das Messmodul A136 unterstützt DMS und Brückensensoren mit 120, 350 und 1000 Ohm. Es verfügt über integrierte Ergänzungswiderstände und ist sowohl mit 4- als auch mit 6-Leiter-Schaltungen kompatibel. Es bietet vier Kanäle mit einer Abtastrate von 20 kHz mit einem 24-Bit-ADC pro Kanal. Die Speisespannung ist je Kanal im mehreren Stufen zwischen 1 V und 10 V einstellbar. Die einfache Verwaltung von Konfiguration, Skalierung und Filterung über die Software GI.bench ermöglicht eine nahtlose Intergation des Messmoduls A136 in Q.series- und EtherCAT-Systeme.

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 das Messmodul A136 als zuverlässiges Werkzeug zur Messung von DMS und DMS-basierten Sensoren. Die Wahl des A136 bedeutet eine Investition in Kompatibilität und nahtlose Integration für verschiedene Messanwendungen.