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Glossar

Grenzsignalgeber

Grenzsignalgeber vergleichen die Werte von Prozessgrößen mit Grenzwerten, die fest eingestellt oder variabel sind. Bei Über- oder Unterschreiten der Grenzwerte ändern sich die binären Ausgangswerte, die Grenzsignale. Grenzsignalgeber bei Manometern öffnen oder schließen Stromkreise in Abhängigkeit von der Zeigerstellung des Druckmessgeräts.

Ankerkraftmessung

Die Ankerkraftmessung nimmt im Spezialtiefbau und der Geotechnik eine immer wichtigere Rolle ein. Sie schafft Sicherheit bei Baugrund und Geländeverankerungen, im Tunnelbau, Hang und Felsverbau und in vielen weiteren sicherheitsrelevanten Bereichen. Anker werden zur Befestigung von Hängen, im Tunnelbau oder bei Brücken eingesetzt. Geländeanker sind in Verbindung mit spezieller Messtechnologie in vielen Fällen nötig, um an Messdaten zur Hangabsicherung zu gelangen. Zur Messung werden überwiegend hydraulische Ringkraftaufnehmer eingesetzt

ATEX

Die Bezeichnung ATEX steht für die französische Abkürzung "Atmosphère explosible" und wird als Synonym für die beiden Richtlinien der Europäischen Gemeinschaft auf dem Gebiet der Explosionsschutzes, nämlich die ATEX-Produktrichtlinie 94/9/EG und die ATEX Betriebsrichtlinie 1999/92/EG, verwendet. tecsis Kraftaufnehmer mit Dünnfilmmesszelle und integriertem Verstärker haben die Zulassung nach der Richtlinie 94/9/EG in der Gerätegruppe II (Nicht-Bergbau), Gerätekategorie 2G für die Zonen 1 und 2 (Gase).

Bruchkraft

Kraft in Richtung der Messachse des Kraftaufnehmers, oberhalb deren mit einer mechanischen Zerstörung zu rechnen ist.

CANopen®

Ursprünglich für den Einsatz in Kraftfahrzeugen entwickelt, ist die CAN-Technologie heute auch für die Druckmessung eine leistungsfähige Alternative. Dabei ist sie im Vergleich etwa zu früheren binären oder analogen Lösungen eine eher gering-investive Lösung. Die Grundlage dafür ist das von der Nutzerorganisation CiA® (CAN in Automation) entwickelte standardisierte Higher-Layer CANopen-Protokoll. Dieses erlaubt es, unterschiedliche Geräte verschiedener Hersteller relativ einfach am Bus zu betreiben, da deren Grundfunktionen kompatibel sind. Heute sind die erweiterten CANopen-Standards etwa in der Mobilhydraulik und der Prüfstandstechnik vielfältig im Einsatz. 

Keramikzelle

Bei der Keramikzelle ist der Grundkörper aus Keramik und die Widerstände werden auf die Membran aufgedruckt (Dickschichttechnik). Bei Keramik- und Dünnfilmzellen ist die Messmembran gleichzeitig die Trennmembran zum Medium. Es wird keine interne Übertragungsflüssigkeit benötigt.

Wechsler (SPDT = single pole double throw)

Schalter, der bei Betätigung gleichzeitig sowohl die Öffner- als auch die Schließerfunktion erfüllt, d.h. der Wechsler stellt in jeder Position einen Kontakt her. Ein einpoliger Wechsler besitzt drei Kontakte, wobei der gemeinsame Mittelanschluss COM (common) in der Ruhestellung mit NC (normally closed) und in der anderen Stellung mit NO (normally open) verbunden wird. Der Mittelanschluss wird folglich entweder mit dem einen oder mit dem anderen Kontakt verbunden. Wenn der dritte Anschluss nicht benutzt wird, kann der Schalter auch wahlweise als gewöhnlicher Öffner oder Schließer verwendet werden

Kennwert

Das Ausgangssignal bei Nennkraft vermindert um das Nullkraftsignal.

Kennwertbereich

Bereich, innerhalb dessen der Kennwert des Aufnehmers liegt (diese Angabe ist üblich bei Aufnehmern, deren Kennwert nicht justiert ist).

Druckkraftaufnehmer

Zug-/Druckkraftaufnehmer mit eingeschweißten Dünnfilmsensoren werden häufig direkt im Kraftfluss eingesetzt. Sie dienen z.B. der Gewichtserfassung oder der Überlastmessung. In Maschinen werden mit Hilfe dieser Kraftaufnehmer Press-, Schließ- und Fügekräfte ermittelt. Indirekt eingebaut, finden die Aufnehmer Verwendung als Drehmomentstütze zur Momentenüberwachung.

Druckkraftaufnehmer

Auch Druckdosen, Kraftmessdose oder Kraftdruckdosen genannt, werden häufig direkt im Kraftfluss eingesetzt. Sie dienen z.B. der Gewichtserfassung oder der Überlastmessung. Sie werden zur Messung statischer und dynamischer Druckkräfte in den verschiedensten Industrieanwendungen verwendet. In Maschinen werden mit ihrer Hilfe Press-, Schließ- und Fügekräfte ermittelt. Indirekt eingebaut finden sie Verwendung als Drehmomentstütze zur Drehmomentüberwachung. Bei den Druckkraftaufnehmern von tecsis stehen verschiedene Signalausgänge zur Verfügung: entweder ein unverstärkter mV/V-Ausgang oder verstärkte Ausgangssignale (4...20 mA, 0...10V). Die Kraftaufnehmer erfüllen die EN 61326 für die elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV). Die Verwendung eines standardisierten Sensors (Dünnfilmsensor), der mittels Laser in das Messelement eingeschweißt wird, ermöglicht eine automatisierte Serienfertigung. Verbunden mit einer Genauigkeit von 1%, sind diese Druckkraftaufnehmer aufgrund Ihres attraktiven Preis-Leistungs-Verhältnisses auch für OEM-Anwendungen interessant. 

Kriechen

 Unter Kriechen versteht man die zeitabhängige Änderung des Ausgangssignals des Kraftaufnehmers nach einer Kraftänderung. Hierbei ist zu unterscheiden zwischen Belastungskriechen - Belastungsnulldrift - Entlastungskriechen - Nullsignalrest. Zur Ausschaltung der Vorgeschichte des Kraftaufnehmers ist dieser einmal in Höhe der Nennkraft zu belasten. Nach der Vorbelastungszeit ist die fünffache Zeit der Vorbelastung abzuwarten, bevor mit der eigentlichen Messung begonnen wird. 

E/E/PE

E/E/PE ist die Abkürzung für elektrischen, elektronischen und programmierbar elektronischen Systemen. 

Querkrafteinfluss

Relative Abweichung des Ausgangssignals des Kraftaufnehmers bei Messkraft infolge einer Querkraft in Höhe von 10% der Messkraft. Die Querkraft soll senkrecht zur Messachse am Krafteinleitungspunkt angreifen. Der größte Querkrafteinfluss in der Ebene senkrecht zur Messachse ist anzugeben. 

Messbereichsendwert

Endwert eines Kraftmessbereiches.

Ew.

Abkürzung von Endwert

Druckfeste Kapselung

Bei der Zündschutzart "Druckfeste Kapselung" Ex d, beruht die Funktionsweise auf dem Einschluss einer im Gehäuseinneren eventuell auftretenden Explosion. Erreicht wird dies durch eine explosionsdruckfeste Auslegung des Gehäuses zusammen mit zünddurchschlagsicheren Spalten an allen Gehäuseöffnungen. Desweiteren muss die Oberflächentemperatur auch bei Auftreten eines zu erwartenden Fehlers unter der Zündtemperatur der umgebenden explosionsfähigen Atmosphäre begrenzt werden.

Die Anforderungen an ein Betriebsmittel dieser Zündschutzart sind in der Norm EN 60079-1 beschrieben. Diese Zündschutzart ist auch geeignet, wenn im Inneren des Betriebsmittels im ungestörten Betrieb Zündquellen auftreten. Anwendbar bei Geräten der Kategorien II 2 G und II 3 G

Kraftmessbereich

Messbereich in dem ein Kraftaufnehmer eingesetzt wird. Ein Kraftaufnehmer kann mehrere Messbereiche haben. Innerhalb dieser Bereiche müssen die zugehörigen Fehlergrenzen eingehalten werden. Jeder Messbereich wird durch einen Messbereichsanfangswert und durch einen Messbereichsendwert, begrenzt. Um die Vergleichbarkeit der messtechnischen Eigenschaften verschiedener Kraftaufnehmer zu gewährleisten ist der Messbereich folgendermaßen zu legen: Messbereichsanfangswert = 0,2 x Nennkraft; Messbereichsendwert = Nennkraft.

Kraftmessspanne

Differenz zwischen Endwert und Anfangswert eines Kraftmessbereichs.

Hall-Prinzip

Wirkt auf einen elektrischen Leiter senkrecht zur Stromrichtung ein Magnetfeld, so werden Elektronen durch die Lorenzkraft abgelenkt. Die dadurch entstehende Elektronenverschiebung kann als Hall-Spannung gemessen werden. Der Hall-Effekt wird verwendet, um die Auslenkung federelastischer Messelemente zu ermitteln. Dazu wird der Magnet an einer Membran oder einer Bourdon-Feder angebracht. Im Hall-Sensor wird das druckproportionale Signal in ein Schaltsignal umgesetzt. Die Einstellung des Schaltpunktes erfolgt durch Verschieben des Sensors mittels einer Einstellschraube.

Eingangswiderstand

Ohmscher Widerstand, gemessen zwischen den Speisespannungsanschlüssen.

Eigensicherheit

Bei der Zündschutzart „Eigensicherheit“ Ex ib, handelt es sich um Geräte, deren Stromstärke und Spannung auf Werte begrenzt werden, die eine Entzündung von explosionsfähigen Brennstoff-Luft-Gemischen sowohl durch Funken als auch durch Erwärmung nicht ermöglichen. Die Eigensicherheit muss im normalen Betrieb, z. B. beim An- und Abklemmen von Bauteilen, als auch im Störungsfall, z. B. bei einem Drahtbruch oder einem Kurzschluss, gegeben sein.
Die Anforderungen an ein Betriebsmittel dieser Zündschutzart sind in der Norm EN 60079-11 beschrieben.

IP

Die Schutzart eines Gehäuses ist durch das Kurzzeichen IP und eine zweistellige Ziffer festgelegt. Sie beinhaltet den Berührungs-, Fremdkörper- und Wasserschutz für elektrische Betriebsmittel.

Isolationswiderstand

Ohmscher Widerstand, gemessen zwischen den Anschlussleitungen und dem Verformungskörper des Aufnehmers unter Angabe der Prüfspannung.

Grenzkraft

 Größte Kraft in Richtung der Messachse, die ein Kraftaufnehmer mit eingebautem Schutz gegen Überbeanspruchung aufzunehmen vermag, ohne dass bei der Wiederverwendung des Aufnehmers bis zur Nennkraft seine Fehlergrenzen überschritten werden. Oberhalb der Gebrauchskraft besteht kein streng definierter Zusammenhang mehr zwischen Kraft und Ausgangssignal. Bei Kraftaufnehmern ohne eingebauten Schutz gegen Überbeanspruchung sind Grenzkraft und Gebrauchskraft gleich. 

Kraftaufnehmer

Mit einem Kraftaufnehmer oder Kraftsensor wird die Kraft gemessen, die auf den Sensor wirkt. Mit Kraftaufnehmern können sowohl Druckkräfte als auch Zugkräfte gemessen werden. Kraftaufnehmer können unterschiedlichste Geometrien aufweisen.

Messbereichsanfangswert

Anfangswert eines Kraftmessbereiches.

Membran-Druckschalter

Druckschalter mit mechanischem Kontakt: Die Membran überträgt den Druck des Mediums auf den Schaltkontakt.

Öffner (NC = normally closed)

Mit einem Öffner werden Schaltverbindungen getrennt. Im Ruhezustand ist die Verbindung geschlossen. Bei Betätigung werden die Kontaktverbindungen geöffnet und der Stromkreis somit unterbrochen. Bei Druckschaltern bezieht sich das Öffnen auf steigenden Druck. 

Schließer (NO = normally open)

Mit einem Schließer werden Kontaktverbindungen hergestellt. Im Ruhezustand die Verbindung geöffnet, so dass kein Strom fließt. Wenn der Schließer betätigt wird, werden die Kontakte geschlossen und somit eine elektrische Verbindung hergestellt.

Nennkennwert

Nennwert des Kennwerts.

Nennmessweg

Federweg der äußeren Krafteinleitungspunkte bzw. Flächen des Aufnehmers in Messrichtung relativ zueinander infolge einer Belastungsänderung in Höhe der Nennkraft. Die Einbau- und Messbedingungen sind anzugeben.

Nenntemperaturbereich

Bereich der Umgebungstemperatur, in dem der Kraftaufnehmer die Fehlergrenzen der temperaturabhängigen technischen Daten einhält.

Gebrauchskraft

Die Gebrauchskraft gibt den Wert der Kraft an, mit der das Gerät maximal belastet werden darf, ohne dass daraus eine bleibende Beeinträchtigung der messtechnischen Eigenschaften oder der Festigkeit resultiert. Die Gebrauchskraft überschreitet üblicherweise die Nennkraft, in diesem Bereich gemessene Werte können daher die Fehlergrenzen überschreiten.

Ausgangswiderstand

Ohmscher Widerstand, gemessen zwischen den Ausgangsspannungsanschlüssen (bei mV/V-Aufnehmern).

 
Performance Level

Gemäß DIN EN ISO 13849-1 diskrete Einstufung (PL a,niedrigster, bis e, höchster) der Fähigkeit von sicherheitsgerichteten Funktionen, eine Sicherheitsanforderung zu erfüllen. Performance Level wird üblicherweise mit PL abgekürzt. Der Performance Level wird definiert als die Wahrscheinlichkeit eines Fehlers der Sicherheitsfunktion pro Stunde, wobei angenommen wird, dass dieser Fehler zu einer Gefahr führt. Im Kranbau findet typischerweise der PL d seine Anwendung.

Piezoresistive Zellen

 beruhen auf einem Silizium-Chip mit einer druckempfindlichen Membran. In dieser Membran befinden sich die Widerstände der Messbrücke. Über eine Edelstahlmembran erfolgt die Trennung zwischen dem empfindlichen Silizium-Chip und dem Prozessmedium. Zur internen Druckübertragung dient ein Silikonöl. 

Kolben-Druckschalter

Druckschalter mit mechanischem Kontakt: Der Druck des Mediums wird über einen Kolben mit O-Ring-Abdichtung auf den Schaltkontakt übertragen.

Einpresssensor

Einpresssensoren eignen sich besonders für die direkte Erfassung von Verformungen belasteter Maschinenteile wie Trägern, Stützen und Masten die sich z. B. an Pressen, Spritzguss- oder Stanzmaschinen oder an Hebeln, Getriebegehäusen und Bremszangen befinden. Die Verwendung von Einpress-Sensoren ist ein neues Verfahren. Dabei kommt im Gegensatz zu den heute üblicherweise verwendeten Dehnungsaufnehmern, ein Sensortyp mit einer zylindrischen Außenkontur zum Einsatz. Der Sensor wird dabei zur Erfassung der Dehnung in eine geriebene Bohrung in das zu überwachende Bauteil eingepresst. Die Einpressbohrung hat einen etwas geringeren Durchmesser als der Zylinder-Durchmesser des Sensors. Die Vorteile der Messmethode mit Einpresssensoren liegen zum Einen im geringen Platzbedarf der Sensoren selbst und zum Anderen in der sehr geringen Temperaturabhängigkeit des Messsignals. 

Druckschalter

Druckschalter werden zum Messen und Regeln des Drucks von Gasen und Flüssigkeiten eingesetzt. Ein Druckschalter ist ein Signalwandler, der einen elektrischen Stromkreis beim Erreichen eines einstellbaren Druckwerts öffnet oder schließt. Der Druck von Fluiden wird von einem Druckschalter in elektrische Schaltsignale gewandelt. Man unterscheidet zwischen eletronischen und mechanischen Druckschaltern. Druckschalter werden unter anderem zur Drucküberwachung in hydraulischen und pneumatischen Applikation, z.B. von Pumpen, Ventilen oder Verdichtern eingesetzt, damit der Druck oder Füllstand des Mediums in einem Druckspeicher oder Tank einen oberen Wert nicht über- und einen unteren Wert nicht unterschreitet.

Vorkraftsignal

Ausgangssignal des mechanisch unbelasteten Aufnehmers mit Einbauteilen zu Beginn eines Belastungszyklus. Siehe auch Nullsignal

Programmierbare elektronische Druckschalter

Beruht auf einer Messzelle mit Brückenschaltung. Das druckabhängige Brückensignal wird von einem Microcontroller (µC) ausgewertet und zur Ansteuerung der Schalttransistoren verwendet. Die Schaltpunkte sind einstellbar über die Programmiertasten am Gerät.

Bezugskennwert

Das mit Hilfe der Bezugsgeraden ermittelte Ausgangssignal bei Nennkraft, vermindert um das Nullkraftsignal.

Bezugsgerade

Gerade, durch die eine Abhängigkeit des Ausgangssignals von der Kraft beschrieben wird und auf die alle Signalabweichungen bezogen werden. Die Bezugsgerade wird aus den Werten der Auf- und Abwärtsreihe ermittelt und kann nach folgenden Methoden definiert werden (die gewählte Methode ist anzugeben):

a) Ihr Ordinatenabschnitt entspricht dem Nullkraftsignal, Ihre Steigung wird so gewählt, dass die Summe der Quadrate aller relativen Signalabweichungen von der Bezugsgeraden zwischen 20% und 100% der Nennkraft ein Minimum ergibt.: b) Ihr Ordinatenabschnitt entspricht dem Nullkraftsignal. Ihre Steigerung wird so gewählt, dass die Beträge der maximalen positiven und negativen relativen Signalabweichungen von der Bezugsgeraden im Bereich 20% bis 100% der Nennkraft gleich groß sind.

Referenzspeisespannung

Speisespannung (Effektivwert, Frequenz und Kurvenform), bei der die technischen Daten des Kraftaufnehmers gelten.

Referenztemperatur

Temperatur, bei der die technischen Daten des Kraftaufnehmers gelten.

Relative Umkehrspanne

Differenz der Ausgangssignale einer Auf- und Abwärtsreihe bei jeweils gleicher Kraft F, bezogen auf das – um das Nullkraftsignal verminderte - Ausgangssignal bei steigender Kraft. Zur Ermittlung der Umkehrspanne ist der Belastungszyklus bis zur Nennkraft aufzunehmen. Anzugeben ist die größte relative Umkehrspanne für den Kraftmessbereich von 0,2 x Nennkraft bis zu Nennkraft.

Felsbau

Als Felsbau werden Verfahren im Bauwesen bezeichnet, die Baumaßnahmen in Festgesteinen wie Bergwerke, Tunnel, Hohlraumbau in Felsgestein oder der Fundamentierung betreffen. Die Ankerkraftmessung bezeichnet hierbei den messtechnischen Teil der Geländeabsicherung. 

Gebrauchstemperaturbereich

Bereich der Umgebungstemperatur, in dem der Kraftaufnehmer unter Zubilligung größerer Fehlergrenzen betrieben werden darf, ohne dass bei einer späteren Verwendung des Aufnehmers innerhalb des Nenntemperaturbereiches die Fehlergrenzen überschritten werden.

SIL

SIL ist die Abkürzung von Safety Integrity Level und gibt die Einstufun der Sicherheitsintegrität nach IEC 61508 bzw. EN 62061 an. Die Zuverlässigkeit von Sicherheitsfunktionen von E/E/PE – Systemen wird hierbei in 4 Level eingeteilt, wovon 1 das Niedrigste und 4 das Höchste darstellt. Ab SIL3 muss die Beurteilung des Sicherheitslevels durch einen unbeteiligten Dritten vorgenommen werden.

Lagerungstemperaturbereich

Bereich der Umgebungstemperatur, in dem der Kraftaufnehmer mechanisch und elektrisch unbeansprucht gelagert werden darf, ohne dass bei einer späteren Verwendung des Aufnehmers innerhalb des Nenntemperaturbereiches die Fehlergrenzen überschritten werden.

Dehnungsmessstreifen

Dehnungsmessstreifen nutzen das Prinzip des piezoresistiven Widerstandeffektes sowie des Thomsoneffektes. Stauchung verringert, Dehnung erhöht den elektrischen Widerstand. Ein mäanderförmig verlaufender Widerstandsdraht - zumeist aus Konstantan - wird auf einen Folienstreifen aufgeschweißt. Dieser Folien-Dehnungsmessstreifen ( DMS ) wird mit dem eigentlichen Verformungskörper, in den die Krafteinleitung erfolgt, verklebt. Kreuzverschaltungen von DMS (Wheatstonsche Brücke) optimieren Signaloutput und Messpräzision.

Schaltpunkte und maximale Drücke

Der Kontakt schaltet (schließt, öffnet oder wechselt) beim Erreichen des Schaltpunktes, s. auch Schaltfunktionen. Die Hysterese bestimmt den Rückschaltpunkt. Der Schaltpunkt lässt sich innerhalb des Einstellbereiches verstellen. Der Einstellbereich muss dabei so gewählt werden, dass der Schaltpunkt und der Rückschaltpunkt im Einstellbereich liegen. Bei mehreren Zyklen liegen alle Schaltpunkte innerhalb der Reproduzierbarkeit. Druckschalter dürfen bis zum max. Arbeitsdruck dynamisch belastet werden. Vereinzelte kurze Druckspitzen sind bis zur Überlastgrenze zulässig. Ein Überschreiten des Berstdruckes, auch kurzzeitig, führt zur Zerstörung des Druckschalters. Es kann zu Leckagen kommen.

Schaltfunktionen

Das Ein- und Ausschalten eines Stroms als Folge einer Betätigung steht bei einem Schalter im Vordergrund. Schalter können unter anderem nach ihrer Schaltfunktion unterschieden werden.

Temperatureinfluss auf den Kennwert pro 10 K

Temperatureinfluss auf den Kennwert pro 10 K Relative Änderung des Kennwertes des Kraftaufnehmers infolge einer Änderung der Umgebungstemperatur um 10 K innerhalb eines definierten Temperaturbereichs nach Einstellung stationärer Zustände. Der größte Wert des Temperatureinflusses und der Temperaturbereich sind anzugeben.

Temperatureinfluss auf das Nullsignal pro 10 K

Auf den Kennwert bezogene Änderung des Nullsignals des Kraftaufnehmers infolge einer Änderung der Umgebungstemperatur um 10 K innerhalb eines definierten Temperaturbereichs nach Einstellung stationärer Zustände. Der größte Wert des Temperatureinflusses und der Temperaturbereich sind anzugeben.

Dünnfilmzelle

Wird aus Edelstahl gefertigt. Die Widerstände der Messbrücke werden direkt auf die Membran aufgetragen (Dünnfilmtechnik). Die Widerstände der Messbrücke sind im Stauch- und Dehnbereich der Membran angeordnet.

Dünnfilmsensor

Der Dünnfilmsensor wird – ähnlich wie Dehnungsmessstreifen – direkt im Kraftfluss des Kraftaufnehmers platziert. So werden die auftretenden kraftproportionalen Zug-, Druck- oder Schubspannungen präzise aufgenommen. Dünnfilmsensoren überzeugen zum einen durch sehr gutes Temperaturverhalten, hohe Langzeitstabilität und integrierte Verstärker-Elektronik. Zum anderen ermöglicht das automatisierte Produktionsverfahren der Dünnfilmmesszellen den schnellen, kostengünstigen Prototypenbau in Großserienqualität. Dünnfilmsensoren sind nur 7 bzw. 12 mm im Durchmesser und auch in redundanter Ausführung einsetzbar.

Halbleiter Schaltausgänge

p-schaltend (pnp): Positive Versorgungsspannung wird auf Signalausgang geschaltet.

n-schaltend (npn): Negative Versorgungsspannung wird auf Signalausgang geschaltet.

Nullsignal

Ausgangssignal des mechanisch unbelasteten Aufnehmers ohne Einbauteile.