Sensoren und DMS

Wie wird der Sensor eingebaut?

Die Einbaulage des Sensors spielt eigentlich keine Rolle.
Die Kraft (oder das Drehmoment) wird an einem Ende des Sensors eingeleitet, am anderen Ende hat der Sensor ein Widerlager, das heißt, die Kraft oder Drehmoment wird dort aufgenommen.

Bei kleinen Messbereichen ist es sinnvoll, den Kabelabgang an der nicht bewegten Seite des Sensors anzuordnen. Sonst könnte die Bewegung des Kabels eine Kraft- oder ein Drehmomentanzeige verursachen.

Bei Wägezellen kann es dagegen sinnvoll sein, die Seite mit dem Kabelabgang z.B. am Fuß eines Behälters zu befestigen. Dann wird zwar das Ende mit dem Kabel bewegt (um wenige Zehntel-Millimeter), aber man kann einen Elastomerlager-Fuß auf den Boden stellen und die Wägezelle ist oft besser geschützt gegen Wasser und Feuchte.

Welche Speisespannung soll für den Sensor verwendet werden?

Für die richtige Speisespannung sorgt der Messverstärker. Bei den meisten Messverstärkern beträgt sie 5V DC.

10V Speisespannung können bei Ultraminiatur-Sensoren mit 350 Ohm schon zu viel sein, weil die Verlustwärme nicht abgeführt werden kann.

Der Fehler durch Eigenerwärmung ist in der Regel größer als der Gewinn an Signal gegenüber dem Rauschen, wenn die Speisespannung mehr als 5V beträgt.

Bitte die Sensor-Speisespannung nicht verwechseln mit der Versorgungsspannung des Messverstärkers!

Wie fein kann man den Messbereich auflösen?

Wenn mit "Auflösung" etwa der "kleinste Anzeigeschritt" gemeint ist, kann man die Frage mit der Rauschamplitude des Messverstärkers beantworten. Ein guter Messverstärker sollte den Messbereich von 0...+2 mV/V in wenigstens 10.000 ablesbaren Anzeigeschritten auflösen. Das bedeutet, die Rauschamplitude ist kleiner als 2mV/V / 10000 = 200 nV/V.

Bei einem Sensor mit Nennkraft 100N und 2 mV/V Ausgangssignal kann man also 0,01N gerade noch ablsesen, erst die dritte Nachkommastelle wird schwanken.

Auflösung heißt aber nicht Genauigkeit: Durch temperaturbedingte Drift oder durch durch Nullpunktrückkehrfehler oder Kriechfehler kann die Anzeige nach einigen Sekunden oder nach einem Belastungszyklus um mehr als 0,01 N abweichen.

Die Auflösung des Messverstärkers ist eine Funktuion der Datenfrequenz, und somit abhängig von der Filterung der Messdaten. Mit höherer Datenfrequenz erhöht sich die Rauschamplitude. Näherungsweise bedingt die 10-fache Datenfrequenz eine 3-fache Rauschamplitude. Das ist der gleiche Effekt wie bei analogen Tiefpassfiltern.

Ebenso wird die Rauschamplitude durch die Kabelverlegung und die Einstreuung von Störsignalen in Kabel und Zuleitungen beeinflusst.