Zugspannungssensoren, -anzeiger und -verstärker sind Komponenten für die Einbindung von Zugspannungsmesssystemen in Industriemaschinen und in Sonderlösungen. Dazu gehören Dehnungsmessstreifen-Kraftmessdosen, die für die Zugspannungsmessung ausgelegt sind (S-Form, Button-, Pancake-Geometrie), Dreirollen-Aufnehmer für den Einbau in Maschinen, Digitalanzeiger mit industriellen Schnittstellen sowie Signalverstärker für DAQ-Anwendungen mit hoher Dynamik. Sie sind der technische Kern von OEM-Zugkraftmessern für den festen Einbau, von kundenspezifischen Prüfständen, von Bauwerksüberwachungssystemen und von Sonderanwendungen, für die es am Markt keine Standardlösung gibt.
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Kraftmessdosen für Zugspannung
Die für die Zugspannungsmessung am häufigsten verwendeten Messdosen sind: S-Form (für Zugmessungen an Drähten und Riemen, Bereiche von cN bis kN); Bolzenform (für den Einbau in die beweglichen Rollen von Dreirollen-Zugkraftmessern, mit Messung der Querkraft am Bolzen); Button- oder Pancake-Form (für Wägeanwendungen und für Zugspannung an kurzen Seilen und schweren Objekten); und Flanschmessdosen (für den Einbau in Wellen von Industriemaschinen, mit gleichzeitiger Messung von Torsion und Axialkraft). Die Wahl der Bauform richtet sich nach der mechanischen Konfiguration der Anwendung.
Industrieanzeiger
Industrieanzeiger für Zugspannungssysteme umfassen: die Aufnehmerversorgung mit stabilisierter, galvanisch getrennter Spannung; die Signalverstärkung auf industrielle Pegel (4-20 mA, 0-10 V, digitale Ausgänge); Störunterdrückungsfilter; Linearisierungsfunktionen; automatische Kalibrierung (Null, Spanne); Grenzwertfunktionen mit Relaisausgang für EIN/AUS-Steuerungen; interne Datenaufzeichnung; und ein LCD-/LED-Display zur Überwachung von der Messwarte aus. Die üblichen digitalen Schnittstellen (RS-485 Modbus, Profibus, Profinet, CAN, EtherCAT) erlauben die Einbindung in industrielle SPS und SCADA-Systeme zur automatischen Prozesssteuerung.
DAQ-Verstärker
Für DAQ-Anwendungen mit hoher Dynamik (Werkstoffprüfung, F&E, Bauwerksüberwachung) bieten Verstärker hoher Klasse: geringes Rauschen für Präzisionsmessungen (Auflösung bis 24 bit); große Bandbreite (bis zu mehreren zehn kHz); Mehrkanal-Synchronisierung für gleichzeitige Erfassungen; automatische Kalibrierung mittels Shunt-Cal; und schnelle Schnittstellen (1-Gbit/s-Ethernet, USB 3.0, PCI Express). Eingesetzt werden sie in Messketten von Laborprüfständen, in denen Kraft, Zugspannung, Position und Beschleunigung gleichzeitig mit hoher zeitlicher Genauigkeit erfasst werden müssen.
Sonderanwendungen
Die Kombination dieser Komponenten ermöglicht Sonderlösungen: OEM-Zugkraftmesser für den festen Einbau, ausgelegt für die Maschinen eines bestimmten Herstellers; kundenspezifische Prüfstände für Werkstoffprüfungen bei hoher Zugspannung; Bauwerksüberwachungssysteme für Ingenieurbauwerke (Brücken, Krane, Antennen); Prozesssteuerungssysteme für Sonderproduktionslinien; Kalibrierstände für andere Sensoren; und Ausrüstungen für die universitäre Forschung und für Industrielabore. Die Flexibilität der Komponenten erlaubt es, die Lösung auf die besonderen Anforderungen der Anwendung abzustimmen, mit optimierten Kosten und Leistungen.
Kalibriernormen
Die Kalibrierung von Komponenten zur Zugspannungsmessung folgt den Normen für Kraftmessgeräte: ISO 376 (Kalibrierung von Kraftmessdosen für Prüfmaschinen); ISO 7500-1 (messtechnische Prüfung von Universalprüfmaschinen, sinngemäß anwendbar auf kundenspezifische Prüfstände). Die Erstkalibrierung erfolgt mit zertifizierten Massen oder mit nach ISO 17025 kalibrierten Referenzmessdosen akkreditierter Laboratorien. Wiederkehrende Kalibrierungen werden alle 12 Monate für Anwendungen hoher Genauigkeit und alle 24 Monate für Standardanwendungen empfohlen.
Auswahlkriterien
Die Auswahl der Komponenten richtet sich nach den Anforderungen der Anwendung: Kraft- und Zugspannungsbereich, Genauigkeit, Bandbreite, Umgebungsbedingungen, geforderte Schnittstellen und Kosten. Empfohlen wird die gemeinsame Auslegung von Aufnehmer, Verstärker und DAQ, um optimale Leistungen zu erzielen. Bei komplexen Projekten ist die Zusammenarbeit mit Lieferanten ratsam, die neben der Lieferung der Komponenten auch Engineering-Leistungen anbieten.
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