Mechanische Messgrößen:

Produktübersicht zur SENSOR+TEST 2015


Er gibt einen Vorgeschmack auf Produkte, Dienstleistungen und Trends, die auf der diesjährigen SENSOR+TEST präsentiert werden.


Die Liste der mechanischen Messgrößen reicht von Druck / Differenzdruck, Kraft / Gewicht über mechanische Spannung und Drehmoment bis zu Dichte oder Viskosität. Zu den meisten physikalischen Größen werden Besucher auf der SENSOR+TEST eine Vielzahl unterschiedlicher Sensoren finden. Insbesondere für Druckmessungen gibt es keine Fachmesse mit einem weitreichenderen Produkt- und Herstellerspektrum. Hier ist genau der Platz, um Spezialitäten und nicht Alltägliches zu entdecken.


Druck, Differenzdruck

So bietet beispielsweise ein Hersteller einen miniaturisierten Absolutdrucksensor mit einer Auflösung von 0,024 mbar und einem Messbereich von 10 bis 1200 mbar. Im QFN-Gehäuse befinden sich neben der hochlinearen Silizium-Druckmesszelle noch ein A/D-Interface-Chip und ein integrierter Temperatursensor mit einer Auflösung von 0,01 °C. In Navigationsgeräte eingebaut, kann die Druckmesszelle zusammen mit einem Beschleunigungssensor bei Ausfall des GPS-Signals die Personenortung in größeren Gebäudekomplexen, Tunneln, unterirdischen Anlagen oder Hochhäusern übernehmen.


Ein keramisch-kapazitiver Sensor misst Drücke vom Vakuum bis 16 bar und hat nach Herstellerangaben eine hohe Präzision und sehr gute Langzeitstabilität. Der Sensor kommt mit verschiedenen analogen und elektrischen Ausgängen und zahlreichen standardisierten Druckanschlüssen daher. Piezoelektrische Miniatur-Drucksensoren messen aufgrund ihrer hohen Empfindlichkeit auch kleinste Druckpulsationen im Bereich von einigen Millibar oder dynamische Druckverläufe bis 250 bar.


Vor allem aus den Reihen der auf der SENSOR+TEST immer recht vielseitigen chinesischen Hersteller kommen diverse Meldungen zur Weiterentwicklung ihrer Prozesstransmitter. Viele bieten neben den Standard-Analogsignalen eine RS485-Schnittstelle oder Möglichkeiten der Parametrierung via HART-Protokoll. Einige Geräte besitzen ein OLED-Display und einen Modbus-Anschluss für den direkten Anschluss an einen PC oder eine speicherprogrammierbare Steuerung. Die eingesetzten Technologien reichen von piezoresistiven Siliziumsensoren für die Druckmessung in flüssigen und gasförmigen Medien bis zu Dünnschicht-Dehnungsmessstreifen, bei manchen Sensoren sind zusätzlich Temperatursensoren integriert. Temperaturkompensation und Nullpunktkorrektur sind auf Dickschichtleiterplatten integriert. Die Geräte sind teilweise skalierbar, mit Grenzwertschaltern und mit Fehlerdiagnose-Funktionen ausgestattet. Sie sind in 316L-Edelstahl-Gehäusen gekapselt, eigensicher und erfüllen Ex-Schutz-Standards wie Ex ib IIC T4 und besitzen UL-Zulassungen. Als typische Einsatzgebiete kommen u.a. Petrochemie, Metallurgie, Bergbau, Energieerzeugung, Wasser-/ Abwasserversorgung, Medizin- und Klimatechnik sowie Werkzeugmaschinenbau vor. Mit einem Aseptik-Anschluss in IP68 und einer Oberflächenrauigkeit von weniger als 0,4 µm eignen sich die Drucktransmitter auch für Anwendungen in der Pharmazie und der Lebensmittelindustrie. Ein chinesisch-amerikanischer Hersteller liefert Bluetooth-fähige MEMS-Drucksensoren für die Schwerindustrie im Edelstahlgehäuse sowie vorgefertigte Sensormodule und Keramiksensoren für Spritzgussmaschinen.


Natürlich ist auch die ganze Bandbreite von Standard-Druckaufnehmern auf der SENSOR+TEST zahlreich vertreten. Sie reicht von vollständig verschweißten Bauformen mit Dünnschicht-Dehnungsmessstreifen und außergewöhnlicher Beständigkeit gegen Stöße und Schwingungsbelastungen sowie Temperaturen bis +400 °C bis zu den weitverbreiteten Drucktransmittern mit Silizium-Sensoren in ölgefüllten Kapseln und Standard-Ausgangssignalen, jeweils für Absolut-, Relativ- oder Differenzdruck oder mit Wheatstone-Brücken mit Messbereichen von 0 bis 2500 bar sowie hochohmigen auf Nanopartikel basierenden Dehnungsmessstreifen mit einer hohen Sensivität. Für Reinraumanwendungen stehen Sensoren mit Edelstahlgehäusen und Standardanschlüssen in DN25 zur Verfügung. Für Druckgussmaschinen gibt es Hochtemperatur-Drucksensoren.


Ein M10-Anschlussgewinde mit 22 mm Durchmesser und 25 mm Länge hat einen Kombi-Sensor, der mit nur einem Messstutzen gleichzeitig Überdruck bis 25 bar und Temperaturen bis +150 °C misst. Damit kann man Getriebe im Motorsport genauso überwachen wie Autoklaven und Dampfsterilisatoren in der Medizintechnik. Der piezoresistive Drucksensor kommt ohne Ölfüllung aus und verfügt über eine sehr hohe Genauigkeit und Langzeitverhalten.


Schalter und Drucksensoren auf der Basis extrem dehnbarer, dielektrischer Elastomersensoren (DES) messen Verformungen, Kräfte und Drücke. Sie lassen sich bis zu 100 % dehnen und können selbst in Strukturen integriert werden, die starken Verformungen ausgesetzt sind, beispielsweise als ortsauflösende Sitzbelegungssensoren. In Verbindung mit hochsensitiven piezoelektrischen Schichten können in die Folien auch kapazitive Felder integriert werden. Sie dienen dann als Näherungssensoren. Durch die Kombination beider Sensorprinzipien werden Funktionen schon bei einer bloßen Annäherung von Mensch oder Objekt vor einem tatsächlichen Kontakt ausgelöst. Dies ist besonders im Bereich der Mensch-Maschine-Kommunikation interessant.


Für Nass/Nass-Differenzdruckmessungen z.B. an kontaminiertem Wasser, Lösungsmitteln oder aggressiven Gasen sind auf der SENSOR+TEST sehr kompakte Transmitter zu finden, die für Einsätze in der Lebensmittelindustrie oder in chemischen-pharmazeutischen Produktionsprozessen konzipiert sind. Dort stehen sie für die Überwachung von Filtern, Füllstands- oder Durchflussmessungen zur Verfügung. Ein besonders kleiner und leichter Differenzdrucksensor aus Titan ist medienkompatibel zu den verschiedensten Gasen, Flüssigkeiten und aggressiven Substanzen.


Ein Mikromanometer misst den Differenzdruck im Bereich von 0 bis 2 hPa bei Luftgeschwindigkeiten kleiner 20 m/s. Damit eignet sich das Gerät speziell für Emissionsmessungen im Bereich Umweltschutz. Für eine hohe Genauigkeit sorgt ein lageunabhängiger Sensor mit sehr guter Langzeitstabilität. Die automatische Nullung über ein eingebautes Magnetventil lässt auch Langzeitmessungen zu. Derselbe Hersteller bietet auch ein batteriebetriebenes Durchfluss-Messgerät für Luft nach dem kalorimetrischen Messprinzip an. Es liefert direkt ein Normlitersignal. Eine Korrektur von Druck und Temperatur ist somit nicht mehr notwendig. Neu sind die umschaltbaren Zweibereichsgeräte mit 200/ 20 Nl/min und 20/ 2 Nl/min. Der Druckabfall ist durch den großen Querschnitt im Messrohr äußerst gering. Das lässt genaue Messungen vor allem bei kleinen Systemdrücken zu. Die Gesamtgenauigkeit ist kleiner 1,5 % v.E.


Schließlich werden auch die reinen Sensorelemente und -systeme auf der Messe präsentiert: beispielsweise Kapseln aus Edelstahl mit Dünnschicht-Dehnungsmessstreifen , anschweißbare Kapseln mit piezoresistivem Sensor in Ölfüllung oder in MEMS-Technologie gefertigte Drucksensoren. Für Einsatztemperaturen bis zu +300 °C gibt es verschiedene piezoresistive Hochtemperatur-Druckwandler auf Basis des Silicon-on-Insulator(SOI)-Prinzips. Sie haben eine hohe Polungsstabilität und eine Kennlinienabweichung kleiner 0,1 % Full Scale bei Nenndruck.


Kraft, Gewicht

Als Kraftaufnehmer der besonderen Art misst eine piezoelektrische Polymerfolie hochfrequente Kräfte und Drücke. Die Folie lässt sich direkt in Autoreifen integrieren und mit einer miniaturisierten Datenverarbeitungseinheit ergänzen. Da alle dynamischen Kräfte über die Kontaktfläche zwischen Reifen und Antriebsoberfläche vorliegen, können sämtliche für die Fahrsicherheit, Dynamik und Komfort relevanten Informationen mit derselben Folie gemessen werden. Das skalierbare, hochauflösende Drucksensor-Array kann auf jede beliebige Oberfläche appliziert werden und feinste Luftströme, dynamische Oberflächendrücke von Flüssigkeiten genauso ermitteln wie Stöße oder Drücke.


Ein Kraftsensor mit speziellen Dehnungsmessstreifen aus einer Platin-Nickel-Legierung hat eine um den Faktor 2 höhere Empfindlichkeit gegenüber herkömmlichen Dehnungsmessstreifen aus Konstantan. Ein Miniaturkraftaufnehmer mit integriertem Überlastschutz misst Druck- und Zugkräfte im Bereich von 2,5 N bis 100 N mit hoher Genauigkeit. Zur Erfassung der Kräfte kommen Dünnfilm-DMS zum Einsatz. Die Kraftsensoren sind wahlweise mit DMS-Ausgang oder mit integriertem Verstärker (Ausgangssignal 4 bis 20 mA) ausgeführt. Die Übertragung der Messdaten kann digital über Messmodule erfolgen, an die bis zu sechs zeitsynchrone Dehnungsmessstreifen angeschlossen werden können. Der Ethernet-basierte Feldbus EtherCAT eignet sich speziell für Anwendungen, die eine präzise Synchronisierung aller Signale besser 1 ?s und effizientes Protokollhandling erfordern. Alternativ steht noch ein CANopen-Bus-Anschluss zur Verfügung.


Thematisch liegen die Wägezellen sehr nah an den Kraftaufnehmern. Auch zu diesem Anwendungsfeld findet sich ein breites Angebot an Standard- und Spezialmesszellen auf der Messe. Zu letzteren gehört ein Low-Profile-Scherstab, der für eine Nennlast von 500 kg nur 19,1 mm hoch ist. Übertragen werden die Daten mit einem Transmitter für Hutschienenmontage über Profinet- oder CANopen-Bus.


Drehmoment

Ein motorisierter Drehmomenttester ermöglicht eine Qualitätskontrolle von Halb- und Fertigprodukten wie Regler und Ventile. Abhängig vom Steuerbefehl des Motors bewegt der Messkopf, ausgestattet mit Drehmoment-Sensor und Encoder, den Prüfling und misst dabei Drehmoment und Winkel. Ein weiteres System desselben Herstellers misst das Startdrehmoment auf Elektroschraubern und Motorwellen im Messbereich von 6 Nm bis 150 Nm bei einer Drehzahl bis zu 5.000 U/min. Eine Statistikfunktion berechnet den Mittelwert und die Standardabweichung des aktuellen Lots.


Aus nur drei passiven Komponenten entsteht einer der einfachsten mechanischen Kraftsensoren. Der Sensor misst berührungslos Drehmomente, auch unter rauen Betriebsbedingungen. Er nutzt das magnetostriktive Prinzip, um die wirkenden Kräfte aufzulösen. Das hierfür benötigte Magnetfeld wird vom Sensor selbst aktiv erzeugt und ist unempfindlich gegenüber magnetischen Einstreuungen. Die Erfassungsbaugruppe hat die Größe eines Zuckerwürfels. Anwendungsbereiche sind E-Bikes, Fahrzeuggetriebe, Elektrowerkzeuge und Testeinrichtungen für Fahrzeugmodule, Windkraftanlagen und Gasturbinen.


Speziell für Zapfwellen im land- und forstwirtschaftlichen Bereich entwickelte ein Hersteller eine einfache und kostengünstige Drehmoment- und Winkelerfassung. In den Messbereichen von 3.000 Nm bis 5.000 Nm beträgt die Genauigkeit 0,5 %. Die komplette Sensorik ist IP65 geschützt und kann sowohl mit 12 V als auch mit 24 V direkt am Bordnetz betrieben werden. Etwas exotisch sind die hochgenauen Messlenkräder vom selben Hersteller, die Winkelreset und Drehmoment von Straßenfahrzeugen messen und per Flanschmontage zwischen Lenkrad und Lenksäule befestigt werden können.


Bilder: R. Eberhard, messekompakt.de, EBERHARD print & medien agentur gmbh

Quelle: AMA Service

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  • 5.7.2022
    CARAVAN SALON 2022: Die weltweit größte Auswahl zum Thema Caravaning
  • 5.7.2022
    Literaturpreis des VCI: Preisgeld für Supramoleküle
  • 5.7.2022
    #greencard22: IT-Fachkräfte aus Russland und Belarus nach Deutschland holen
  • 5.7.2022
    parts2clean 2022: Bauteilreinigung zukunftsfähig ausrichten
  • 5.7.2022
    80 Mio. Euro für Forschung und Entwicklung in der E-Mobilität
  • 5.7.2022
    Bundesregierung wappnet sich weiter für eine Zuspitzung der Lage auf den Energiemärkten
  • 5.7.2022
    Swiss Steel Group setzt auf Wasserkraft
  • 4.7.2022
    Volkswagen und Siemens investieren in ehrgeizige Wachstumspläne von Electrify America
  • 4.7.2022
    Battery Show: TRUMPF zeigt Laserlösungen für die komplette Prozesskette der Batterieproduktion
  • 4.7.2022
    Lemke: „Meeresschutz endlich auf höchster politischer Ebene angekommen“
  • 4.7.2022
    G7: Klimaschutz braucht Mannschaftsspiel statt Alleingänge
  • 4.7.2022
    LOCATIONS PLUS 2022: Raum für ganzheitliche Lösungen
  • 4.7.2022
    Landwirtschaftsmesse Grüne Tage Thüringen 23.-25.09.22 Messe Erfurt
  • 4.7.2022
    Roboter, Drohnen, smarte Software: Das Handwerk wird digitaler
  • 1.7.2022
    EEG-Umlage entfällt ab 1.7. vollständig
  • 1.7.2022
    Continental plant Investitionen von über 38 Mio. Euro
  • 1.7.2022
    EISENWARENMESSE 2022: Vielseitig, persönlich, hybrid
  • 1.7.2022
    REHACARE 2022: Branche freut sich auf ein Wiedersehen live in Düsseldorf
  • 1.7.2022
    Grünbeck Wasseraufbereitung für grünen Wasserstoff
  • 1.7.2022
    Schwerpunkt Niederlande auf der WindEnergy Hamburg
  • 1.7.2022
    CARAVAN SALON Düsseldorf 2022: Die weltweit größte Auswahl zum Thema
  • 30.6.2022
    Bosch entwickelt keramischen Mikro-Reaktor erstmals in 3D-Druck
  • 30.6.2022
    Covestro: Zirkuläre Kunststoffe für grüne Wachstumsmärkte
  • 30.6.2022
    100 Jahre LACH DIAMANT auf der AMB in Stuttgart
  • 30.6.2022
    BIOFACH 2022: „Bio bedeutet einen grundlegenden Wandel in unserem Respekt für die Natur“
  • 30.6.2022
    VDIK: CO2-Ziele sind nur mit Kaufanreizen und guter Ladeinfrastruktur zu erreichen
  • 30.6.2022
    SurfaceTechnology GERMANY erfolgreich gestartet
  • 29.6.2022
    Linde Engineering baut Wasserstoff-LKW-Tankstelle für MPREIS
  • 29.6.2022
    embedded world 2022: Mehr als 720 Aussteller aus 39 Ländern
  • 29.6.2022
    VDMA: G7-Gipfel - "Klimaklub und Infrastrukturinitiative sind nur der Anfang"
  • 29.6.2022
    ARTfair Innsbruck 2022 zeigt hochkarätige Kunst!
  • 29.6.2022
    Ausgebuchte Hallen: So sieht die interpack 2023 aus
  • 29.6.2022
    Klaus Dittrich verlässt nach mehr als 20 Jahren die Messe München
  • 28.6.2022
    VDMA: Lieferketten des Maschinen- und Anlagenbaus zum Zerreißen angespannt
  • 28.6.2022
    Health-i Award 2022: Jetzt abstimmen für die Finalistinnen und Finalisten
  • 28.6.2022
    BMUV: „Beim Meeresschutz vom Reden ins Handeln kommen“
  • 28.6.2022
    BSW-Solar: Steigende Kosten für Solarkredite ausgleichen
  • 28.6.2022
    POPAI D-A-CH Award 2022: Preise wurden vergeben
  • 28.6.2022
    Covestro treibt Elektrifizierung mit nachhaltigeren Materiallösungen voran
  • 28.6.2022
    Digitec Vertrieb heißt jetzt INOSOFT Süd – es wächst zusammen, was zusammengehört!
  • 27.6.2022
    ACHEMA 2022 verzahnt Ausstellung und Kongressprogramm noch stärker
  • 27.6.2022
    Bitkom zum Notfallplan Gas
  • 27.6.2022
    COVESTRO: Wärmedämmung leistet wichtigen Beitrag zur Klimaneutralität
  • 27.6.2022
    EUROBIKE 2022: Aussteller machen sich bereit, um Innovationen zu präsentieren
  • 27.6.2022
    Gelungener Neustart für die Stone+tec 2022 in Nürnberg
  • 27.6.2022
    ILA Berlin zieht positive Bilanz
  • 24.6.2022
    BMUV: Neue Ideen für eine klimafreundliche Kreislaufwirtschaft
  • 24.6.2022
    bne: Schnellerer Netzausbau, aber neue Hürden für die Digitalisierung
  • 24.6.2022
    hub.berlin rückt die Chancen der Digitalisierung in den Mittelpunkt
  • 24.6.2022
    Covestro, SK geo centric und Neste arbeiten zusammen
  • 24.6.2022
    VDMA: Immer mehr Hürden und Schutzmauern erschweren den globalen Handel
  • 24.6.2022
    Neuer Termin für All in CARAVANING 2022 im September
  • 24.6.2022
    Jürgen Dusel eröffnet die REHAB Karlsruhe 2022
  • 24.6.2022
    BSW-Solar: Solarbooster schützt vor Energiepreis-Explosion
  • 23.6.2022
    Pearl Polyurethane kooperiert mit Covestro und liefert klimaneutrales¹ MDI
  • 23.6.2022
    ILA Space Pavilion 2022 eröffnet
  • 23.6.2022
    PCIM Europe Konferenz 2023: Call for Papers gestartet
  • 23.6.2022
    VCI: Notfallplan Gas - Lasten fair verteilen
  • 23.6.2022
    VDMA: "Kurzarbeit braucht keine Sonderregeln mehr!"
  • 23.6.2022
    GREENTECH FESTIVAL setzt Leipziger AR und KI-Lösungen auf Messe ein
  • 23.6.2022
    Interzoo 2022: Erwartungen übertroffen
  • 22.6.2022
    BITKOM: Mehrheit der Deutschen sieht Digitalisierung als Chancetyle=
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    DEHOGA: Neustart Gastgewerbe muss gelingen
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    spoga+gafa 2022: Zurück mit starkem Auftritt
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    BITKOM: Digitaler Wettbewerb wird schärfer
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    Messe München veranstaltet die automatica und LASER ab 2023 zeitgleich
  • 22.6.2022
    SurfaceTechnology GERMANY erfolgreich gestartet
  • 22.6.2022
    Swiss Steel Group und thyssenkrupp Aerospace gehen Grüne Partnerschaft ein
  • 21.6.2022
    E-world rückt Europas Energieversorgung in den Fokus
  • 21.6.2022
    embedded world 2022: Drei Tage Informationen, Ideen und Innovationen
  • 21.6.2022
    VDMA: „Auf den Tarifparteien lastet eine große Verantwortung“
  • 21.6.2022
    Brabender Technologie und Kubota Corporation gehen künftig gemeinsame Wege

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