Kraftsensoren für Wasserstrahl

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Kraftsensoren für Wasserstrahl

Beitragvon M-R » Mo 26. Aug 2013, 13:57

Hallo liebes ME-Systeme-Team,

ich möchte einen Kraftsensoren-Aufbau für einen Wasserstrahl realisieren. Die Kraft des Wasserstrahls beträgt vermutlich nicht mehr als 1N bis 2N. Interessant für mich ist nun die Schutzklasse der Sensoren und die mögliche Auflösung der Kraft, die ich mit folgender Konfiguration erreichen kann:

KD45 10N (2mV/V) mit Kabelkonfektionierung SUBD15/m zusammen mit dem Messverstärker GSV-3USB 2mV/V.

Die Datenblätter habe ich bereits studiert, dazu ergibt sich folgende Fragestellung:

Beispielsweise der KD45 hat bei einem Nennmessbereich von 5N eine Genauigkeitsklasse von 0,1%. Ist dies so zu verstehen, dass ich die 5N auf 0,1% genau bestimmen kann (bei gleichbleibender Temperatur und Messung im Nennkraftbereich)? Sozusagen 0,005N? Oder ist die mögliche Genauigkeit viel höher? Die weiteren Beiträge in diesem Forum zu ähnlichen Themen habe ich gelesen, hier ist von viel höhere Messgenauigkeiten (beitrag Mikronewton) die Rede, jdf. so wie ich es verstanden habe.

Desweiteren ist mir klar, dass die Auswerteelektronik eine weitreichende Rolle spielt. Hier kommt für mich der GSV-3 USB (2mV/V) in Frage, um die Möglichkeit zu haben, die Auswertung direkt am PC vorzunehmen. Diese hat ebenfalls eine Genauigkeitsklasse von 0,1%. Addiert sich dies mit der Genauigkeitsklasse des Sensors auf insgesamt 0,2%?

Zusätzlich die Frage: Welche Schutzklasse haben die Sensoren?

Vielen Dank für kommende Antwort

Kabelitz
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Re: Kraftsensoren für Wasserstrahl

Beitragvon Kabelitz » Di 27. Aug 2013, 07:08

Hallo,
vielen Dank für die Anfrage.

Über die Definition der Genauigkeitsklasse bei Kraftsensoren gibt es hier eine Menge Infos:
grundlagen-f12/messunsicherheiten-t114.html#p290

Die Auflösung ist sehr viel höher als die Genauigkeit.
Ein 16 Bit Messverstärker löst seinen Messbereich (meist +-2mV/V) in +-32767 Anzeigeschritten auf.
Wir definieren Auflösung allerdings etwas vorsichtiger: Die letzten Bits sind verrauscht, d.h. die Anzeige schwankt mit einer gewissen Amplitude um ihren Mittelwert.
Wir dividieren den Messbereich durch die Rauschamplitude. Je nach Messverstärker kommen wir dann auf 10000 bis 200000 "Anzeigeschritte", die gerade so die Rauschamplitude übersteigen und damit deutlich erkennbar sind.

Zur Frage, ob sich die Genauigkeitsklassen von Elektronik und Sensorik addieren:
Wenn man den maximalen Fehler betrachtet, dann ja.
Wenn man beides zusammen als System kalibriert hat, dann nein.

Schutzklasse:
Unsere Sensoren haben meist IP65, (z.B. KD45 und KD60) das heißt sie vertragen Spritzwasser.
Bei Ihrer Anwendung kommen evtl auch KD40s und KD24s in Betracht.

M-R

Re: Kraftsensoren für Wasserstrahl

Beitragvon M-R » Di 27. Aug 2013, 09:49

Hallo Herr Kabelitz,

vielen Dank für Ihre Antwort.

Ich bin noch auf den KD39 gestoßen, würden Sie diesen auch empfehlen oder gibt es bei dem Sensor Einschränkungen, die Ihnen für meine Anwendung auffallen würden, zb. in der Montage?

Ebenfalls spiel für mich die Reaktionszeit der Sensoren eine Rolle, da der Strahl gepulst (max. 5Hz) ist.

Vielen Dank

Kabelitz
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Re: Kraftsensoren für Wasserstrahl

Beitragvon Kabelitz » Di 27. Aug 2013, 10:57

Hallo,
KD39 ist dann zu empfehlen, wenn Sie einen extrem flachen Sensor wünschen.
Aufgrund der kleinen Abmessungen ist der Schutz gegen Feuchte beim KD39 etwas schlechter, verglichen mit KD45 , KD60, KD40s, KD24s.

Die Biegebalken werden einseitig montiert ("festes, eingespanntes Ende"), am anderen Ende wird die Kraft eingeleitet.

Bei der Montage der Biegebalken müssen Sie darauf achten, dass das "freie Ende" Spielraum für Bewegung hat.
Die Auslenkung beträgt ca. 0,08mm bis 0,1mm bei 100% Belastung.

Sie können dies auch nutzen, um einen Anschlag gegen Überlast zu realisieren. der Anschlag sollte bei ca. 0,2mm bzw. bei 2...3 mV/V Ausgangssignal wirksam werden.

Die Eigenfrequenz der Sensoren (ohne Zusatzmasse) liegt deutlich über 500Hz.


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