DMS und Messverstärker für moderne Messgeräte

DMS-Wägezellen
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Der Funktion vieler modernen Messgeräte liegt ein einfaches Prinzip zugrunde: Der elektrische Widerstand wächst mit Materialdehnung und verringert sich bei Stauchung. Genau auf diesem Prinzip basiert jeder DMS (Dehnungsmessstreifen) – die Hauptkomponente verschiedener Messgeräte für mechanische Belastungen.

Gewichtmessung, Drehmomentsensorik (bei kontaktierenden Messsystemen), Messung von Oberflächendehnungen an Baumaterialien, wie z. B. Beton (wird oft bei der Fernüberwachung der Brücken angewendet), Neigungsmessung, Kraftmesssysteme – die Liste der Anwendungen ist unendlich lang.   

Wägezellen-Sensorik

Aber auch innerhalb eines jeden Anwendungsgebiets und bei Betrachtung jeder Komponente findet man unterschiedliche technische Lösungen. So auch bei Wägezellen.

Meistens bestehen Wägezellen aus einem Federkörper – gefertigt aus einem festen Material- und einem oder mehreren DMS-Streifen. Diese DMS werden an Federkörper geklebt und machen dadurch alle Verformungen des Materials mit. Da die Elastizität des Materials (z. B. Stahl) nicht sehr hoch ist, sind auch die Widerstandsschwankungen relativ gering. Dies ermöglicht eine genauere Messung. Auch vergossene DMS (z. B. bei Scher- und Biegestäben) sind keine Seltenheit. Je nach Anwendung und Nennlast greift man auf verschiedene Techniken zu.

Anwendung

  • Zugkraft – S-förmige Zelle
  • senkrechte Krafteinleitung – Scherstab-Wägezellen
  • Dosiergeräte, Messung von Anpressdruck, Gewicht- und Überlastungsmessung – Plattform-Wägezellen
  • usw.

Last

  • kleine Lasten (1-5 kg) – Miniatur-Wägezellen auf Basis von Doppelbiegebalken
  • senkrechte Krafteinleitung bei höheren Lasten – Doppel-Scherstab-Wägezellen
  • hohe Lasten bei extremen Umgebungsbedingungen – Wägebalken mit Doppel-Scherkraftaufnehmer
  • usw.

Information-Aufbereitung. DMS-Messverstärker

Eine Verwendung der gewonnenen Information durch die Steuereinheit ist nicht ohne weiteres möglich. Diese bedarf einer Aufbereitung des generierten Sensor-Signals (Widerstandwerts).

Mit anderen Worten braucht man einen Wägetransmitter, der einen elektrischen Impuls entsprechender Stärke und gemäß Widerstandveränderungen generiert und an z. B. eine SPS-Steuerung liefert. Oft werden solche Transmitter auch DMS-Messverstärker genannt. Je nachdem, ob der Messverstärker in der Wägezelle integriert ist oder nicht, unterscheidet man zwischen internen und externen DMS-Messverstärkern.   

Die modernen Messverstärker für die Auswertung von Wägezellen sind meistens busfähig und bieten unterschiedliche Möglichkeiten für die Kommunikation des Messgeräts mit SPS-Schnittstellen. Gängig sind Standards wie: PROFIBUS DP, PROFINET IO, Ethernet IP, Ethernet TCP/IP Modbus RTU, Modbus TCP, EtherCAT, DeviceNet, CANopen, POWERLINK, CC-Link, IO Link, Sercos III.

DMS-Messverstärker spielen eine wesentliche Rolle für die industrielle Automatisierung und Fernüberwachung der Objekte.

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