Universalmessverstärker

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Universalmessverstärker lesen das Millivoltsignal einer Dehnungsmessstreifen-Brücke ein und machen daraus ein Signal, mit dem eine Steuerung, eine Anzeige, ein Feldbus oder eine Auswertesoftware arbeiten kann. Sie versorgen die Brücke, verstärken deren Ausgangsspannung, wandeln sie und geben sie als Strom, Spannung oder digitalen Wert weiter.

Ohne Verstärker liefert eine Wägezelle bei 4 mV/V und 5 V Speisung im Volllastfall gerade 20 mV – ein Signal, das über eine Anlagenverkabelung nicht sinnvoll transportiert und von keinem Standardeingang gelesen wird. Der Verstärker ist damit kein Zubehör, sondern der Teil der Messkette, der über Genauigkeit, Störfestigkeit und Anschluss entscheidet.

Nach Messkanälen wählen

Die erste Frage ist die Zahl der Messstellen, denn sie bestimmt Gerät und Preis:

Ein Messkanal – eine Vollbrücke am Eingang. Die übliche Wahl für eine Kraftmessstelle, eine Behälterwaage mit summierten Zellen oder einen einzelnen applizierten Dehnungsmessstreifen.
Mehrere Messkanäle – zwei bis sechs Brücken, getrennt skaliert und getrennt ausgegeben. Für Schieflasterkennung, zwei unabhängige Achsen, zwei einzeln überwachte Grenzwerte oder einen Versuchsaufbau mit vielen Messstellen.

Achten Sie dabei auf den Unterschied zwischen Messkanal und Ausgang. Mehrere Wägezellen parallel an einem Eingang ergeben ein summiertes Gewicht, keine zwei Messwerte. Umgekehrt hat ein einkanaliges Gerät oft zwei Ausgänge, damit eine Sicherheitssteuerung sie gegeneinander prüfen kann.

Nach Einbauort wählen

Im Schaltschrank ist das Hutschienengehäuse DR22,5 die günstigste und am leichtesten tauschbare Bauform. An der Maschine, im Freien oder in der Waschzone braucht es ein Feldgehäuse mit IP65, bei Reinigung und Feuchte ein Edelstahlgehäuse mit IP67. Soll die Auswertung im Sensor oder im Kabel verschwinden, gibt es die Bauform als Miniaturplatine von 52 × 32,5 × 16 mm.

Für Messungen am Fahrzeug, an der Baumaschine oder direkt an der Produktionsanlage sind verteilte Module die praktischere Bauform: geschlossene Gehäuse, weiter Temperaturbereich, Verkettung über eine Leitung, die Daten und Versorgung zugleich führt. Die Digitalisierung sitzt dann nahe am Sensor, und statt zwanzig langer Sensorleitungen zum Messschrank liegt eine Leitung zum Rechner. So sind EMDC (ein Kanal), EMDA (drei Kanäle) und EMDB (sechs Kanäle) gebaut: aus dem Vollen gefräst, vergossen, bis IP67 und von −40 bis +85 °C, verkettet über EtherCAT.

Nach Ausgangssignal wählen

4…20 mA ist die robuste Standardwahl: die Stromschleife ist störunempfindlich, und ein Leitungsbruch fällt durch 0 mA auf. 0…10 V ist bei kurzen Wegen und vorhandenen Spannungseingängen die einfachere Variante.

Digital führen zwei Wege in die Steuerung. IO-Link bringt Messwert, Parametrierung und Diagnose über die dreiadrige Sensorleitung und erlaubt den Gerätetausch ohne Neuparametrierung. Klassische Feldbusse – PROFINET, EtherCAT, CANopen, Modbus/TCP, Ethernet/IP – sind dort gefordert, wo die Anlage bereits darauf aufgebaut ist; der EMLC im Edelstahlgehäuse IP67 deckt RS485 und zwölf weitere Schnittstellen ab. An mobilen Maschinen mit CAN-Bus setzt der EMFA die Wägezelle direkt in der Leitung auf CANopen oder J1939 um.

Nach Sicherheitsanforderung wählen

Greift der Messwert in eine Schutzfunktion ein, etwa als Überlastabschaltung an einer Presse oder einem Hebezeug, muss der Verstärker bewertet sein. Wir führen zwei Stufen:

SIL3 und PL e Kategorie 3 – das Gerät liefert zwei getrennte Ausgänge je Brücke, die Vergleichslogik liegt in Ihrer Sicherheitssteuerung. Ein Prüfeingang erlaubt es, die Messkette im Betrieb zu testen.
SIL1 und PL c – die Schutzfunktion steckt im Gerät, eine sichere Steuerung ist nicht nötig. Der einfachere und günstigere Weg, wenn die Risikobeurteilung SIL1 zulässt.

Welche Stufe Ihre Anwendung braucht, ergibt die Risikobeurteilung der Maschine, nicht der Sensor. Die weiteren bewerteten Geräte stehen unter Messelektronik SIL und PL.

Prozesswert oder Verlauf

Ein Prozessverstärker liefert einen stabilen Wert an eine Steuerung. Das ist genau richtig für Wägen, Dosieren und Überwachen. In Forschung, Entwicklung und Bauteilprüfung interessiert dagegen der Verlauf – der Kraftanstieg beim Fügen, die Spitze beim Schlag, das Schwingungsverhalten nach dem Lastwechsel, die Phasenlage zwischen zwei Messgrößen.

Dafür braucht es andere Eigenschaften: eine Abtastrate, die das Ereignis abbildet, einen Anti-Aliasing-Filter, die Brückenergänzung für Viertel- und Halbbrücken, zeitsynchrone Mehrkanalmessung, TEDS-Erkennung und eine Aufzeichnungssoftware, die in physikalischen Einheiten skaliert und exportiert. Diese Eigenschaften haben EMDC, EMDA und EMDB: 24 bit, je Kanal 40 kS/s beim EMDC und 20 kS/s beim EMDA und EMDB, Voll-, Halb- und Viertelbrücke mit eingebauter Ergänzung, alle Geräte einer Kette auf weniger als einen Abtastwert genau gleichzeitig. Größere Versuchsaufbauten stellen wir nach Ihrem Aufbau zusammen. Nennen Sie uns Kanalzahl, Messgrößen, Brückenart und die schnellste zu erfassende Änderung, dann kommt ein Vorschlag.

Von der Applikation bis zur kalibrierten Messkette

Messverstärker sind bei uns kein isoliertes Katalogprodukt. Wir applizieren Dehnungsmessstreifen geklebt oder geschweißt am Bauteil, fertigen Messkörper auf der eigenen CNC, kalibrieren die Messkette nach ISO 17025 im eigenen Labor, bauen komplette Prüfstände und führen Messungen direkt in Ihrer Anlage durch. Wenn Sie nicht Komponenten, sondern ein Ergebnis brauchen, übernehmen wir die Messung.

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