FAQ / Begriffe

Allgemein

Wegaufnehmer

Die Begriffe Wegaufnehmer, Wegsensor und Positionssensor werden auf diesen Seiten synonym verwendet, häufig auch als (Teil von einem) Wegmesssystem. Hier finden Sie Erläuterungen zur Funktionsweise induktiver Wegaufnehmer .

Messtaster

(Weg-) Messtaster entsprechen vom inneren Aufbau den Wegsensoren. Im Gegensatz zu Wegaufnehmern mit freiem Kern wird dieser bei Tastern geführt und durch eine Feder gegen das bewegliche Objekt gedrückt. Hier finden Sie Erläuterungen zur Funktionsweise induktiver Wegaufnehmer und zu Messtastern.

LVDT

Die Abkürkung LVDT kommt aus dem Englischen und steht für Linear Variable Differential Transformer. Im Deutschen wird häufig der Begriff Differentialtransformator verwendet. Hier können Sie mehr über die Funktionsweise des LVDT erfahren.

Differentialtransformatoren bestehen aus einer Primär- und zwei Sekundärspulen, die über einen beweglichen, magnetisierbaren Kern nach dem Trafo-Prinzip gekoppelt sind.

Differentialdrossel

Differentialdrosseln stellen eine Wheatstonsche Halbbrücke mit zwei Messspulen dar. Über einen beweglichen, magnetisierbaren Kern wird die Impedanz der beiden Messspulen gegensinnig beeinflusst. Mehr Informationen zur Funktionsweise der Differentialdrossel finden Sie hier.

Langwegaufnehmer oder Monodrossel

Langwegaufnehmer sind induktive Wegaufnehmer in Halbbrückenschaltung, bei der nur eine Spule als Messspule verwendet wird und die zweite Spule in platzsparender Ersatzschaltung ausgeführt ist. Ein beweglicher Mantelanker (aus leitfähigem Material) verändert die Impedanz der Messspule. Im Gegensatz zum LVDT und zur Drossel arbeiten sie nach dem Wirbelstromprinzip. Nähere Informationen erhalten Sie unter Funktionsweise Langwegaufnehmer .

Wirbelstromsensor

"Wirbelstromsensor" wird überwiegend im Sinne eines berührungslos Abstände messenden Näherungssensors (auch Abstandssensor oder Distanzsensor) verwendet, wenn dessen Messprinzip auf dem Wirbelstrom-Verfahren basiert (im Gegensatz zu brührungslos messenden Abstandssensoren mit kapazitivem, Ultraschall oder optischem Messverfahren). Mehr Informationen zur Funktionsweise von Wirbelstromsensoren finden Sie hier.

Seilzugaufnehmer

Seilzugaufnehmer werden auch als Wegsensor nach Messseilprinzip, Seilzugsensor, Fadenpotentiometer, Zugdrahtsensor, Seilgeber, Seilzug-Weg-/Winkel-Wandler oder Schnürli-Geber bezeichnet.

Begriffe aus dem Bereich Wegaufnehmer

Nullpunkt

Im elektrischen Nullpunkt ist das Ausgangssignal des Wegaufnehmers Null. Die mechanische Lage des Nullpunkts ist dem Datenblatt des Wegaufnehmers zu entnehmen.

Tauchanker (Kern mit Kernhalter)

Der Tauchanker ist ein zweigeteiltes, stabförmiges Bauteil, bestehend aus

  • einem magnetisierbaren Kern und
  • einem Kernhalter, d. h. einer rein mechanischen Verlängerung aus nichtmagnetisierbarem Material.

Mantelanker

Der Mantelanker ist ein rohrförmiges Bauteil aus Aluminium, das bei unsymmetrischen Wegaufnehmern über die Messspule geschoben wird und dadurch dem Spulenfeld stellungsproportional Energie entzieht (Wirbelstromeffekt).

Symmetrischer Aufnehmer

Bei Differentialtransformatoren und –drosseln sind die Messspulenhälften (spiegel-) symmetrisch aufgebaut. Der elektrische Nullpunkt liegt in der Mitte des Nennmessbereichs.

Unsymmetrischer Aufnehmer

Durch die platzsparende Ersatzschaltung der 2. Spule bei den Langwegaufnehmern ergibt sich ein unsymmetrischer Aufbau, der ein günstigeres Messweg-zu-Baulängen-Verhältnis ermöglicht. Der elektrische Nullpunkt befindet sich am Anfang des Nennmessbereichs (Mantelanker ganz über die Messspule geschoben).

Nennmessweg

Der Nennmessweg gibt den Messbereich an, für den der Aufnehmer ausgelegt ist. Das heißt, innerhalb dieses Bereichs werden die technischen Daten eingehalten. Durch das Messprinzip bedingt, liegt der Aufnehmernullpunkt bei Differentialtransformatoren und Differentialdrosseln in der Mitte. Die Verlagerung des Nullpunktes in eine Endlage des Messbereiches ist mit Hilfe bestimmter Verstärker möglich. Bei Monodrossel-Aufnehmern liegt der Nullpunkt am Anfang des Nennmessweges. (MESSOTRON-Wegaufnehmer WP)

Arbeitsspanne

Die Arbeitsspanne gibt den Weg an, den der Wegaufnehmer maximal erfassen kann. Die technischen Daten, insbesondere der maximale Linearitätsfehler, werden aber nur für den Nennmessweg garantiert.

Nennkennwert

Der Nennkennwert des Sensors gibt das Verhältnis von Ausgangsspannung des Sensors (Messspannung) zu Eingangsspannung (Speisespannung) am Ende des Nennmessbereichs an. Bei kalibrierten Wegaufnehmern beträgt der Nennkennwert z.B. 80 mV/V unabhängig vom Nennmessbereich des Wegaufnehmers.
In älteren Wegaufnehmerdatenblättern wird der Begriff „Nennausgangssignal“ verwendet.

Empfindlichkeit

Die Empfindlichkeit gibt das Verhältnis von Messspannung zu Speisespannung je mm Messweg an (z.B. 10 mV/V/mm).
Empfindlichkeits- und Nennkennwertangaben für MESSOTRON Wegaufnehmer werden zur Vereinheitlichung phasenunabhängig (d.h. ohne Berücksichtigung der Phasenverschiebung) ermittelt und angegeben.

Speisespannung

Wechselspannung (typ. 1...5 Vss), mit der der induktive Sensor gespeist wird.

Messspannung

Wegproportionale Spannung (Wechselspannung im mV-Bereich), die der induktive Wegaufnehmer liefert.

Trägerfrequenz

Die Trägerfrequenz ist die Frequenz der Speisespannung, mit welcher der Wegaufnehmer betrieben werden sollte. Übliche Werte sind 5 oder 10 kHz.

Auflösungsvermögen

Induktive Wegaufnehmer liefern bei statischen Messungen eine stetige Anzeige, Auflösungssprünge in der Anzeige sind praktisch nicht erkennbar. Bei dynamischen Messungen wird die Auflösung durch die elektrischen Rauschspannungen von Aufnehmer und Verstärker begrenzt. Als Richtwert kann bei einem übertragenen Frequenzband bis 500 Hz mit einer Auflösung von 1/10000 des Nennmessweges gerechnet werden.

Linearitätsfehler

Der Linearitätsfehler bei Messgeräten entspricht der maximalen Abweichung zwischen Sollkennlinie (Geraden) und realer Kennlinie des Messgerätes. Die Fehlerangabe wird auf den Gesamtmessbereich (FSO / Full Scale Output) bezogen. MESSOTRON-Wegaufnehmer haben normalerweise einen Linearitätsfehler von maximal  ±0,5%. Abhängig von der Bauform können die Wegaufnehmer auch mit geringeren Linearitäts-fehlern von  ±0,25% oder  ±0,1% geliefert werden.

Temperaturfehler

Messgeräte weisen grundsätzlich Fehler durch Temperaturschwankungen auf. Bei induktiven Wegaufnehmern unterscheidet man zwei Wirkungen infolge Temperaturveränderung: - Der Temperaturfehler des Nullpunktes verlagert den Aufnehmernullpunkt und damit alle Messwerte um den gleichen Betrag. Er wird auf den Nennmessweg bezogen. - Der Temperaturfehler der Empfindlichkeit beziffert die maximale temperaturbedingte Abweichung des Messsignals von dem Wert, der dem Messweg entspricht. Er wird auf den Ist-Wert bezogen.

Schutzart nach DIN 40050

Die induktiven Wegaufnehmer von MESSOTRON sind in der Regel staubdicht nach DIN 40050, IP 65, und können bei Bedarf wasserdicht (IP 66) und druckfest ausgeführt werden. Wenn die Gefahr des Eindringens von Fremdkörpern in den Spalt zwischen Aufnehmer und bewegtem Anker besteht, muss diese Stelle jedoch durch zusätzliche Maßnahmen gesichert werden.

Betriebs- und Prüfdruck

Die Kapselung der druckfesten Wegaufnehmer von MESSOTRON wird für Betriebsdrücke zwischen 120 bar und 450 bar ausgelegt. Im allgemeinen treten in einem technischen System jedoch kurzzeitig Druckspitzen auf, die den Betriebsdruck deutlich übersteigen. Deshalb sind die Wegaufnehmer bis in Höhe des Prüfdruckes überlastbar. Der Wegaufnehmer sollte aber nicht dauerhaft mit dem Prüfdruck belastet werden. Für höhere Betriebsdrücke als angegeben, können Sonderbauformen angefertigt werden.

Begriffe aus dem Bereich Wirbelstromsensoren

Auswerte-Elektronik

Wirbelstromsensoren benötigen für den Betrieb eine Elektronik. Diese kann im Sensor integriert sein oder separat daran angeschlossen werden. Die separate Einheit wird als Konverter bezeichnet.
Die Elektronik versorgt die Spule im Sensor mit einem hochfrequenten Wechselstrom und wandelt das Ausgangssignal des Sensors in ein abstandsproportionales Signal um.
Da Sensor, Kabel und Elektronik eine aufeinander abgestimmte Einheit bilden, kann man die Elektronik nicht einfach austauschen oder das Kabel kürzen.
Mehr Informationen finden Sie unter Funktionsweise der Wirbelstromsensoren.

Konverter

Als Konverter wird die separate Elektronik bezeichnet, die für den Betrieb von Wirbelstromsensoren ohne integrierte Elektronik erforderlich ist.

Messbereich des Sensors

Der Messbereich des Sensors definiert den gültigen Abstandsbereich des Sensors zur Bauteiloberfläche.

Schaltschwellen

Bei einigen Auswerte-Elektroniken können Schaltschwellen eingestellt werden um z.B. Alarm auszulösen.

Mindestabstand

Als Mindestabstand (auch als "Spalt" oder "Luftspalt" bezeichnet) wird der Abstand zwischen Sensorkopf und dem nächsten Punkt des Messobjekts bezeichnet. Der Mindestabstand ist bei der Montage zu beachten, um Beschädigung des Sensors zu vermeiden und eine einwandfreie Messfunktion zu gewährleisten

Linearität

Die Angabe zur Linearität bezieht sich immer auf ein aufeinander abgestimmtes Wirbelstrom-Sensor-System bestehend aus Sensor und Elektronik.

Referenzmaterial

Bei Wirbelstromsensoren sind die gemessenen Ausgangswerte stark abhängig von Art, Beschaffenheit (innere Struktur), Größe und Geometrie des zu erfassenden Materials. Jeder Sensor wird an das zu messende Objekt angepasst.


Niedertemperatur-Sensoren MNS:
Die Niedertemperatur-Sensoren MNS mit integrierter Elektronik werden werksseitig an ein genau definiertes Objekt angepasst. Hierbei wird als Referenzmaterial Stahl vom Typ ST37 verwendet. Als Normmessplatte dient eine Quadratische Messplatte aus Stahl (St37) mit einer Dicke von 1mm und geglätteter Oberfläche. Die Länge des Quadrates ist gleich dem Durchmesser der aktiven Fläche.
Die Kenndaten der Sensoren gelten für das genannte Referenzmaterial, andere Materialien bzw. Objektabmessungen können zu Abweichungen in den Kenndaten führen (z.B. Messbereich, Linearität) und müssen durch Korrekturfaktoren ausgeglichen werden. Typische Korrekturfaktoren für induktive Geräte sind z.B.: St37 = 1; V2A ca. 0,7; Ms ca. 0,4; Al ca. 0,3; Cu ca. 0,2


Hochtemperatur-Sensoren MNH:
Bei den Hochtemperatur-Sensoren MNH bilden Sensor, Kabel und Elektronik eine Einheit.
Hierbei ist für die Anpassung an andere Objektmaterialien oder -geometrien optional
- beim MNHCON ein werksseitiger Sonderabgleich möglich oder
- beim MNHµCON eine Anpassung über Software direkt vor Ort.

Länge des Anschlusskabels

Die Länge des Anschlusskabels stellt bei separater Auswerte-Elektronik eine nicht zu vernachlässigende Einflussgröße auf das Messergebnis dar, da sich der Kabelwiderstand auf die Gesamtdämpfung auswirkt.

Wirbelstrommesskette

Die Wirbelstrommesskette von Messotron besteht aus einem Wirbelstromsensor, einem Kabel und einem Konverter. Da alle drei Elemente schon vom Werk aus aufeinander abgestimmt sind und die Linearisierungskurve bereits im Konverter hinterlegt ist, kann die Messkette sofort eingesetzt werden (ready to use).

Betriebsspannung

Spannungsbereich, in dem der Näherungssensor sicher arbeitet.

Wirbelstromsensoren mit integrierter Elektronik werden mit Gleichspannung betrieben. Hierbei dürfen die Maximal- und Minimalwerte auch durch die Restwelligkeit nicht überschritten werden.

Bündiger Einbau

Die aktive Fläche des Sensors kann bündig abschließend in Metall eingebaut werden.

Nichtbündiger Einbau

Die aktive Fläche des Sensors muss von einem metallischen Freiraum umgeben sein.

Sensor-Frequenz

Die Sensor-Frequenz ist die Frequenz der Speisespannung des Wirbelstromsensors.

Dynamikbereich

Schnellste (sinus-förmige) Abstandsänderung (Maximale Anzahl von Signalwechseln) am Ausgang innerhalb einer Sekunde. Die angegebenen Werte werden in einem genormten Messverfahren nach IEC 947-5-2 ermittelt.

Grenzfrequenz

Anderer Begriff für Dynamikbereich.

Messgeschwindigkeit

Anderer Begriff für Dynamikbereich.

Schaltfrequenz

Anderer Begriff für Dynamikbereich.

Verpolungsfest

Ein interner Schutz bewahrt den Schalter bei Vertauschen der Anschlussleitung vor Zerstörung.

Begriffe aus dem Bereich Messverstärker

TF-Messverstärker

TF- bzw. Trägerfrequenz-Messverstärker

  • stellen dem induktiven Sensor die erforderliche Speisespannung zur Verfügung,
  • verstärken das Ausgangssignal des Sensors und
  • wandeln es in ein normiertes analoges Strom- oder Spannungssignal um.

DC-Messverstärker

DC-Messverstärker (aus dem Englischen "direct current") sind Gleichstrom-Messverstärker. Sie liefern die für den Betrieb von resistiven Sensoren (z.B. Dehn-Mess-Streifen) erforderliche Brückenspeisespannung in Form einer Gleichspannung

Trägerfrequenz (auch Brückenfrequenz genannt)

Induktive Wegaufnehmer sind passive Aufnehmer für deren Betrieb ein Messverstärker benötigt wird. Dieser liefert die zur Erzeugung des elektromagnetischen Feldes notwendige Speisespannung in Form einer Wechselspannung (bei Messotron typischerweise mit einer Frequenz von 5 oder 10 kHz). Diese Frequenz wird als Trägerfrequenz bezeichnet.

Speisestrom

Strom, mit dem der Sensor gespeist wird.

Stromausgang

Analoger Stromausgang des Messverstärkers:
typ. 4...20 mA für den Nennmessweg.

Spannungsausgang

Analoger Spannungsausgang des Messverstärkers:
a) typ. ±10 V bei symmetrischen Wegaufnehmern
b) typ. 0...10 V bei unsymmetrischen Wegaufnehmern

Dynamikbandbreite oder Grenzfrequenz

Die Dynamikbandbreite gibt an, mit welcher maximalen Frequenz sich das Ausgangssignal ändern darf (z.B. durch Positionsänderungen des Tauchankers), damit der Messverstärker es noch verarbeiten kann.

Genauigkeitsklasse

Die Genauigkeitsklasse eines Messgerätes gibt an wie stark der gemessene Wert vom tatsächlichen abweichen darf, wenn die Betriebsbedingungen ( Temperatur Frequenz Lage) eingehalten werden. Die Genauigkeitsklasse entspricht der prozentualen Abweichung: Genauigkeitsklasse 2,5 bedeutet z.B. eine maximale Abweichung von 2,5 Prozent.

Kalibrator

Der Kalibrator dient zur Erzeugung von definierten mV/V Signalen, um damit zum Beispiel die Messbereichseinstellung von Messverstärkern zu überprüfen oder die Eingangsempfindlichkeit zu ermitteln.

Simulator

Der Simulator dient zur stufenlosen Simulation von mV/V-Signalen. Damit kann zum Beispiel die Messbereichseinstellung von Messverstärkern überprüft werden oder die Eingangsempfindlichkeit ermittelt werden.

Temperaturkoeffizient

Der Temperaturkoeffizient (deutsch:Temperaturbeiwert) beschreibt die relative Änderung einer physikalischen Größe in Abhängigkeit von der Änderung der Temperatur gegenüber einer Bezugstemperatur. Im Allgemeinen liegt ein linearer Zusammenhang nur in einem begrenzten Temperaturintervall vor.

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