Sensoren zum Messen mechanischer Gr

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Sensoren zum Messen mechanischer
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Inhalt

• Einführung
• Vorbemerkung
• Strecken- und Wegmessung
• 2.1 Linearpotentiometer
• 2.2 Glasmaßstab
• 2.3 Optischer Distanzsensor
• Aufgaben zur Strecken- u. Wegmessung
• Drehwinkel- und Drehfrequenzmessung
• 3.1 Drehpotentiometer
• 3.2 Impuls-Drehgeber (inkremental)

• 3.3 Impuls-Drehgeber
• (absolut)
• 3.4 Tachogenerator
• 3.5 Resolver
• Aufgaben zur Drehwinkel-
• u. Drehfrequenzmessung
• Kraft und Druckmessung
• 4.1 Dehnungsmessstreifen
• 4.2 Biegebalken
• 4.3 Druckaufnehmer
• Aufgaben zur Kraft- u. Druckmessung
• Quellenangaben
• Impressum

Lexikon zur Sensorik (welotec)
Lexikon zur Sensorik (contrinex)
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2.2 Glasmaßstab
 
Das Messverfahren beruht darauf, dass ein
Tastkopf bestehend aus Lichtquelle (Sender) und
lichtempfindlichem Bauteil (Empfänger) relativ zu
einem Glasmaßstab bewegt wird, der mit einer
Chromschicht bedampft ist, aus der Striche in
gleichmäßigen Abständen ausgeätzt wurden. Die
Anzahl der Striche, die überfahren werden, ist
ein Maß für den zurückgelegten Weg des
Tastkopfes. Es wird von der eingebauten
Elektronik für jeden Strich ein Impuls erzeugt,
verstärkt und auf den Ausgang gegeben, sodass
eine nachgeschaltete Weiterverarbeitungseinheit
die Impulse zählen und eine Weginformation geben
kann. Zusätzlich befinden sich an bestimmten
Punkten auf der Skala weitere Markierungen, die
als Referenzmarkierungen benutzt werden. Zu
Beginn der Arbeiten an der Maschine wird ein
Referenzpunkt einmal angefahren wird, um das
Messsystem zurückzusetzen und auf die Maschine
abzustimmen. Dieses Messverfahren arbeitet
inkremental, d.h. es kann nur eine relative
Wegdifferenz zwischen zwei Punkten ermitteln. Die
hohe Auflösung (bis zu 1 Mikrometer) für sehr
genaue Mess- und Positionieraufgaben und der
digitale Signalausgang zeichnen das Messsystem
aus.
 
Die geschlossenen Systeme sind für den Einsatz
unter rauhen Werkstattbedingungen konzipiert. Ein
formstabiles, abgedichtetes Hohlprofil schützt
den darin eingebetteten Glasmaßstab und die
Abtasteinheit.
Die offenen Systeme werden in "sauberer" Umgebung
eingesetzt. Der Maßstab wird direkt auf der
Montagefläche befestigt. Deshalb sind an die
Ebenheit der Montagefläche und die Parallelität
zur Maschinenführung erhöhte Forderungen
gestellt.
Für länge Distanzen kommen magnetisch kodierte
Metallbänder zum Einsatz, die mit einem
Magnetsensor abgetastet werden.
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3.2 Optische Impuls- Drehgeber (inkremental)
Wir unterscheiden 2 Arten von Impulsgebern Die
inkrementalen Impulsgeber für die Drehzahl- und
Drehwinkelerkennung und die Absolutwertgeber für
die Erkennung der genauen Position
(Winkelkodierer). Impulsgeber werden mit
unterschiedlichen Kanalzahlen, Impulselektroniken
und  Stecker- oder Kabelanschlüssen angeboten.
Inkrementale Impulsgeber sind für die Messung von
Drehzahlen oder Winkelgeschwindigkeiten besonders
geeignet. Die Teilscheibe ist entsprechend der
Auflösung in eine bestimmte Anzahl von Schlitzen
aufgeteilt, die an einem Strichgitter
vorbeigedreht werden. Dieses Strichgitter wird
von einer Lichtquelle (LED) beleuchtet. Ein
lichtempfindlicher Fototransistor hinter der
Teilscheibe empfängt die Lichtimpulse und
wandelt  diese in elektrische Signale um. Diese
Sinus-Signale werden verstärkt und in
Rechteckimpulse umgeformt. Die Signalpegel hängen
von der nachgeschalteten  Impulselektronik ab.
Diese Elektroniken sind im Regelfall in den Geber
integriert, können aber auch extern untergebracht
werden. Die Position wird durch einfache Zählung
der Impulse ermittelt. Dabei kann die
Drehrichtung anhand des Phasenversatzes zwischen
den Kanälen erkannt werden. Der  Referenzimpuls
markiert bei jeder Umdrehung eine absolute
Position, mit der die berechnete Position auf
ihre Richtigkeit hin überwacht werden kann. Die
Auflösung wird durch die Strichzahl der
Teilscheibe bestimmt. Mit Hilfe eines 
Riemenantriebes, einer Zahnstange oder eines
Reibrades können jedoch auch lineare Bewegungen
erfasst werden.  
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4.3 Druckaufnehmer
Zum Messen des Drucks in Flüssigkeiten oder Gasen
und zum Bestimmen von mechanischem Druck oder Zug
dienen Aufnehmer in vielerlei Bauformen. Alle
diese Aufnehmer arbeiten nach dem selben Prinzip
Mit Hilfe eines DMS wird aus der Verformung durch
Druck bzw. Zug ein zur Kraft analoges
elektrisches Signal gewonnen und
weiterverarbeitet.
Bei Einsatz für Druckbelastung muss
sichergestellt sein, dass der Geber auf eine
ebene Fläche montiert wird und dass sich das
belastete Zentrum des Gebers frei nach unten
durchbiegen kann, da sonst mit einem erheblichen
Messfehler gerechnet werden muss und der Geber u.
U. sogar zerstört werden kann. Häufig ist es bei
schwierigen Montagen sinnvoll, den Geber während
des Einbaues bereits elektrisch anzuschließen und
die Anzeige zu beobachten.
Druckaufnehmer zum Messen des Drucks in einer
Flüssigkeit
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Aufgaben Kraft- und Druckmessung
Aufgaben zur Kraft- und Druckmessung
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Autor Klaus-Peter WagnerHoföschle 1187439
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