Aufgrund ihrer Konzeption und ihrer technischen Daten sind die Filter des MS210-R in fast allen Gebieten der modernen Meßtechnik einzusetzen.
Ganz gleich, ob es sich nun um Schwingungen von 0,05 Hz im Fahrzeug- und Maschinenbau, einigen 100 Hz in Motoren- und Getriebeprüfständen, mehrere kHz in der Schall- und Geräuschanalyse oder Frequenzen im Ultraschallbereich > 100 kHz bei der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung handelt: IMD hat das passende Filter für Ihr Problem.
Auch das zwangsläufig auftretende Aliasing-Problem beim Einsatz von AD-Wandlern und anderen Abtastsystemen wird mit den EWR-Filtern elegant gelöst: Durch die feinstufig einstellbare Grenzfrequenz kann die Abtastrate des Wandlers optimal ausgenutzt werden.
Ein Bewertungsfilter bildet die Empfindlichkeit des Meßobjektes gegenüber dem Spektrum eines Signals nach. Das gefilterte Signal enthält nur noch für die Auswertung relevante Frequenzanteile, sein Effektivwert stellt unmittelbar eine Aussage über die mechanische oder physiologische Belastung des Prüfobjektes dar.
Ein analoges Bewertungsfilter liefert eine zeitkontinuierliche Ausgangsspannung (Echtzeit), die z. B. mit RMS-Konverter oder Rechner verarbeitet werden kann. Gegenüber einer digitalen Filterung wird der Rechner erheblich entlastet, weil Überabtastung und Rechenzeit entfallen.
Bewertungsfilter vereinfachen die Überwachung von Maschinen (z. B. Lager, Pumpen) im Betrieb und die Analyse von Abstimmungsmodifikationen (z. B. an Fahrwerken). Abbildung 1 (Überwachung einer Hydralikpumpe) und Abbildung 2 (Fahrkomfortbewertung) zeigen Bewertungskurven aus der Praxis.
Komplexe Signale sind auf eine Addition von sinusförmigen Schwingungen mit entsprechenden Amplituden und Frequenzen zurückzuführen (Fourieranalyse).
Nicht alle im gemessenen Signal enthaltenen Frequenzen tragen gleichermaßen zur Belastung von Lagern und Material bei. Besonders kritisch sind z.B. Resonanzfrequenzen.
Das Spektrum einer Maschine ändert sich mit zunehmendem Verschleiß oder steigender Belastung. Betrachtet man über ein Bewertungsfilter einen Frequenzbereich, in dem normalerweise ein niedriger Pegel vorliegt, weist ein Ansteigen von Amplitude und Effektivwert auf eine drohende Störung hin.
Auch die physiologische Wirkung von Schwingungen ist frequenzabhängig,
so beeinträchtigen besonders niederfrequente Schwingungen zwischen
0,4 Hz und 16 Hz das Wohlbefinden von Passagieren in Fahrzeugen. Einschlägige
Normen definieren Grenzwerte.
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Betriebsarten
Differenzeingang
für Voll- und Halbbrücken, mit externer Ergänzung auch Viertelbrücken, ohmsch, induktiv, kapazitiv
Brückenspeisung
Strombelastbarkeit 20 mA
Verstärkung
Verstärkungsfaktor 1,00-999, optional auch 1,00-3990 und 10,0-9990
Fehler 1 ‰
Rauschen 2 mVp-p typ. RTO
Tiefpassfilter
4. Ordnung, lieferbar nach Bessel oder nach Butterworth
8 Frequenzen: 1600 / 800 / 400 / 200 / 100 / 50 / 25 / 12,5 Hz. Abweichende individuelle Frequenzen auf Wunsch.
Bypassfunktion
Zusatzfunktionen
Kalibrierspannung 10 V
Übersteuerungskontrolle und -anzeige
Nullabgleich
Phasenabgleich
Bedienung
Alle Funktionen direkt über Frontplatte
Optional mit Rechner über RS-232, Ethernet - TCP/IP und IEEE488
Ausgang
±10 V, max. 5 mA, kurzschlußfest
Mit Hochspannungsteilern der Reihe DMV-HV kann eine Spannung von bis zu ±999 V einfach und gefahrlos auf den in der Meßtechnik gebräuchlichen Pegel von ±10 V umgesetzt werden.
Varianten mit verschiedenen Teilungsfaktoren / Eingangsbereichen erlauben eine optimale Aussteuerung und damit eine bestmögliche Ausnutzung des Signalrauschabstandes der weiteren Meßkette:
| Bezeichnung | Teiler | Eingangsbereich | |
|---|---|---|---|
| DMV-HV 999 | 100:1 | 999 V | |
| DMV-HV 400 | 40:1 | 400 V | |
| DMV-HV xxx | xxx:1 | individuell |
Allen DMV-HV-Typen gemeinsam ist ein Ausgangs-signalbereich von ±10 V und eine Trenn-spannung von 1500 VRMS.
Die Bandbreite der Hochspannungsteiler ist mit einem Butterworth-Tiefpaßfilter 2. Ordnung (-12 dB / Oktave, -40 dB / Dekade) auf 9 kHz festgelegt. Auf Wunsch kann jeder DMV-HV auch mit einer anderen Bandbreite ausgeliefert werden.
Der Anschluß an die Hoch-spannung erfolgt über 4 mm-Sicherheits-buchsen. Der Signalausgang ist frontseitig mit einer BNC-Buchse ausgeführt und steht auch am Systemsteckverbinder zur Verfügung. Bei einem entsprechend aus-gestattetem Gehäuse kann das Ausgangssignal direkt von der Gehäuserückwand zur Daten-erfassungskarte geführt werden.
Die Einschübe der Reihe DMV-HV sind primär zum Einsatz im Meßsystem MS-210R konzipiert, aufgrund der genormten Abmessungen können sie aber auch in anderen 19"-Trägersystemen eingesetzt werden. Die Anschlußbelegung der 32-poligen Steck-verbindung ist im Abschnitt Technische Daten beschrieben.
| Eingang (symmetrisch) | |
|---|---|
| Eingangswiderstand | 20 MOhm |
| Eingangsbereich | typabh., max ±999 V |
| zul. Eingangsspannung | ±999 V |
| Teiler | |
| lieferbare Teilungsfaktoren | 100:1, 40;1, individuell |
| Teilungsfehler | ±1 ‰ |
| Linearitätsfehler | ±1 ‰ |
| Bandbreite | 9 kHz ±10 % |
| Galvanische Trennung | |
| Trennspannung | 1500 VRMS |
| Endstufe | |
| Widerstand | <0,2 Ohm |
| Ausgangsspannung | ±10 V |
| Ausgangsstrom | ±5 mA, kurzschlußfest |
| Rauschen | 5 mVp-p typ., <1 mVRMS |
| zul. kapazitive Last | 10 nF typ. |
| Nullpunktdrift | 0,2 mV/°C |
| Maße | |
| Höhe | 128,5 mm (3 HE) |
| Breite | 25,4 mm (5 TE) |
| Länge | 160 mm |
| Versorgung | |
| Spannung | ±18 V bis ±24 V |
| Stromaufnahme | +50 mA, -20 mA |
Die Verstärkerreihe DMV bietet eine breite Palette von single-ended- und Differenzverstärkern, welche auch mit Meßbrückenversorgung und Konstantstromspeisung für Niederimpedanzaufnehmer lieferbar sind.
Die feinstufig einstellbare Verstärkung erlaubt eine optimale Ausnutzung des Eingangsbereichs und damit der Genauigkeit der nachfolgenden Einheit. Bei einem AD-Wandler wird so die Genauigkeit der erfaßten Daten für kleine Signale um mehrere Bits erhöht!
Ein integrierbares Bandbegrenzungsfilter unterdrückt Störungen und kann häufig als Anti-Aliasing-Filter dienen. Die acht Grenzfrequenzen des Filters werden auf Anfrage auch kundenspezifisch ausgelegt.
Bei hohen Gleichanteilen oder Signalspitzen erlaubt der zuschaltbare Abschwächer x 0,1 einen übersteuerungsfreien Meßbetrieb.
| Standardeingang (asymmetrisch) | |
|---|---|
| Eingangswiderstand | 100 kOhm |
| Fehlstrom | 50 pA typ. |
| Eingangsspannung | ±10 V |
| Rauschen | 1,5 mVp-p typ. |
| Differenzeingang (symmetrisch) | |
| Eingangswiderstand | 10 MOhm |
| Fehlstrom | 2,5 nA max. |
| Eingangsspannung | ±10 V |
| Gleichtaktunterdrückung CMRR | 90 dB typ. |
| Rauschen | 10 mVp-p typ. |
| Brückenspannungsversorgung | |
| Brückenspannungen | 2-5-10 V |
| Genauigkeit | ±1 ‰ |
| Belastbarkeit | 20 mA, kurzschlußfest |
| Verstärker | |
| Verstärkungsbereich | 1,00 - max. 3990 |
| Verstärkungsgenauigkeit Lokal-Modus | ±2,5 ‰ |
| Verstärkungsgenauigkeit Fernbed.-M. | ±1 ‰ |
| Linearität | ±1 ‰ |
| Bandbreite | 50 kHz |
| Tiefpaßilter | |
| Ordnung | 4. Ordnung |
| Charakteristik | Bessel oder Butterworth |
| 8 Grenzfrequenzen | z.B. 5-10-20-50-100-200-500-1000 Hz |
| Grenzfrequenzfehler | ±1 % typ. |
| Nullabgleich | |
| Fangbereich | ±11,3 V vor Endstufe |
| Genauigkeit | ±2,5 mV typ. |
| Endstufe | |
| Widerstand | < 0,2 Ohm |
| Ausgangsspannung | ±10 V |
| Ausgangsstrom | ±5 mA, kurzschlußfest |
| zul. kapazitive Last | 10 nF typ. |
| Rauschen | 2 mVp-p typ. |
| Kalibriersignal | |
| Spannung | 10 V ±1 ‰ |
Häufig, besonders bei Messungen an Schaltungen der Leistungselektronik, ist der Meßspannung eine wesentlich höhere Gleichtaktspannung überlagert. Dieser Potentialunterschied kann über 1000 Volt betragen und das Equipment zerstören. Schon ab 42 V besteht Lebensgefahr.
Erdschleifen wirken als Antenne, aufgefangenen Störungen können das Meßsignal völlig unbrauchbar machen. Ein Auftrennen von Masse oder Schutzleiter ist meistens nicht möglich bzw. nicht zulässig.
In beiden Fällen kann Abhilfe geschaffen werden, indem die Meßkette an geeigneter Stelle in zwei galvanisch getrennte Abschnitte aufteilt wird. Das Meßsignal wird innerhalb eines Potentialtrennverstärkers optisch oder induktiv über eine Isolierstrecke übertragen.
Die Verstärkung des Meßsignals erfolgt sinnvollerweise vor dem Trennmodul, um dieses im für optimale Genauigkeit spezifizierten Eingangsspannungsbereich (typ. ±10 V) zu betreiben.
Der DMV-TV des MS-210R ist für Meßsignale von ±1...10 V als reines Trennmodul mit Festverstärkung 1 verfügbar. Für Anwendungen, bei denen das Signal einer Verstärkung bedarf, sind drei weitere Modelle mit jeweils vier einstellbaren Verstärkungsfaktoren lieferbar.
| Eingang (Differenzmodus) | |
|---|---|
| Eingangswiderstand | 10 GOhm |
| Fehlstrom | 2,5 nA max. |
| Eingangsspannung | ±10 V |
| CMRR | 90 dB |
| (single-ended-Modus) | |
| Eingangswiderstand | 1 MOhm |
| Fehlstrom | 2,5 nA |
| Eingangsspannung | ±10 V |
| Trennverstärker | |
| Genauigkeit | ±1 ‰ |
| Linearität | ±1 ‰ |
| Bandbreite | > 85 kHz |
| Isolierspannung Typ A | 750 Vrms |
| Isolierspannung Typ B | 1500 Vrms |
| Verstärkungsfaktoren | |
| DMV-TV 1 | 1 (Trennodul 1:1) |
| DMV-TV 10 | 10-20-40-80 |
| DMV-TV 25 | 25-50-100-200 |
| DMV-TV 125 | 125-250-500-1000 |
| Ausgang | |
| Ausgangsspannung | ±10 V |
| Ausgangsstrom | 5 mA, kurzschlußfest |
| Widerstand | < 0,2 Ohm |
| zul. kapazitive Last | 10 nF |
| Rauschen | 1,5 mVeff |
Der Effektivwert eines Signals ist ein Äquivalent zu seiner Leistung bzw. Energie. Daher kann der Effektivwert eines Signals eine Aussage über Lager- und Materialbelastung sowie über die physiologische Wirkung auf Mensch und Tier geben.
Mit einem vorgeschalteten Filter - einem Bewertungsfilter - wird dabei gegebenfalls die Empfindlichkeit des Meßobjektes gegenüber den verschie-denen Frequenzanteilen des Signals nachgebildet.
Der so erhaltene Effektivwert ist ein analog aufbereitetes und daher konti-nuierlich (Echtzeit) vorliegendes Signal, das mit SPS, Schreiber oder A/D-Wandler verarbeitet werden kann.
Das verbreitete Verfahren, den ein-facher zu messenden Mittelwert der Eingangsspannung mit einer signal-formabhängigen Konstanten (meist für Sinussignale ausgelegt) zu multipli-zieren, weist für alle anderen Signal-formen erhebliche Fehler auf.
Die Konverter RMS-DC ermitteln kontinuierlich den echten Effektivwert des Eingangssignals durch quadrieren, integrieren, mitteln und radizieren. Somit werden auch komplexe Signalformen mit Gleich- und Wechselspannungsanteilen und/oder hohem Crestfaktor mit ausgezeichneter Genauigkeit verarbeitet.
Die Integrationszeitkonstante des Konverters muß auf die Anwendung abgestimmt werden. Ein zu schnell ausgelegter Konverter richtet ein sich langsam änderndes Signal nur gleich, ein Konverter mit großer Zeitkonstante mittelt schnelle Signaländerungen aus.
Die RMS-DC-Konverter des MS-210R sind daher in verschiedenen Grund-bereichen lieferbar und feineinstellbar.
| Eingang (asymmetrisch) | |
|---|---|
| Eingangswiderstand | 1 MOhm |
| Fehlstrom | 50 pA |
| Eingangsspannung | ±12 Vss, 10 Vrms |
| Ankopplung | DC, umschaltbar auf AC |
| Überspannungsschutz | |
| RMS-DC-Wandler | |
| Grundgenauigkeit | ±5 mV ±5 ‰ |
| Bandbreite (1 % Fehler) | > 100 kHz |
| Fehler durch Crestfaktor 3 | -0,1 % |
| Fehler durch Crestfaktor 7 | -1 % |
| Integrationszeitkonstante & Nachfilter | 256 Stufen innerhalb des Grundbereichs |
| Ausgang | |
| Signalbereich | 0-10 V |
| Ausgangsstrom | 5 mA |
| Widerstand | < 0,2 Ohm |
| zul. kapazitive Last | 10 nF |
| Rauschen | 0,3 mVeff |
| Grundbereich | |
| Der Grundbereich für die Integrationszeitkonstante ist in Abhängigkeit von der Meßaufgabe zu wählen. Eckwerte: | |
| 1. Periodizität des Meßsignals. Diese soll möglichst vollständig unterdrückt werden. | |
| 2. Amplitudengradient des Meßsignals. Änderungen der Amplitude sind möglichst unverfälscht wiederzugeben. | |
Bei der Wahl des optimalen Zeitkonstantenbereiches (anwendungsbezogen)
berät Sie Ihr IMD-Applikationsingenieur gern!
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Diverse Funktionskarten zur Signalkonditionierung und das wohl kleinste Systemgehäuse der Welt sind die Basis des neuen Signalkonditionierungs-Systems TS zur Tragschienenmontage. Bestückt mit ein oder zwei Karten mit Filterfunktion, RMS-DC-Konverter (Echt-Effektivwert-Ermittlung) oder galvanischer Trennung löst das Modul signaltechnische Probleme elegant auf 35 mm Breite. Die Funktionskarten werden nach Kundenwunsch zusammengestellt und individuell abgeglichen. Auch Einzelstücke mit speziellen Frequenzen sind daher problemlos und schnell lieferbar. Nach Endmontage und Test wird das Tragschienenmodul anschlußfertig ausgeliefert. Alle Module sind für Signale von ±10 V und 0-20 mA lieferbar, Ein- und Ausgang sind geschützt. Das Modul benötigt +24 V als Versorgung, der Signalpfad ist bei allen Ausführungen galvanisch von der Versorgung getrennt. Auf jedes Modul gewährt der Hersteller eine Garantie von 12 Monaten.
Derzeit verfügbare Funktionskarten:Weitere Funktionskarten sind in Entwicklung.
Eingangssignal ±12 VSS bzw. ±24 mASS, ±10 VRMS bzw. ±20 mARMS
Ausgangssignal 0-10 V bzw. 0-20 mA
Grundgenauigkeit (URMS £
7 V) ±5 mV ±5 ‰
Fehler durch Crestfaktor
Crestfaktor 3 -0,1 %
Crestfaktor 7 -1 %
Bandbreite (< 1 % Fehler, URMS > 1 V) > 100 kHz
Zeitkonstante 1 ms - 2 s lieferbar
Genauigkeit Zeitkonstante Abweichung <5 % typ.
Der KMV ist ein 5B-kompatibler Differenzverstärker, der einen Signaloffset von bis zu ± 40 V kompensieren kann und den verbleibenden Teil des Signals um den eingestellten Faktor verstärkt.
Per Tastendruck wird innerhalb 100 ms eine automatische Offset-Kompensation durchgeführt. Die Kompensation erfolgt rausch- und driftarm und langzeitkonstant. Somit kann die Drift einer hohen Gleichspannung über Tage verfolgt werden.
Zu den über 100 verschiedenen Meßverstärkern des Industriestandards 5B für fast alle gängigen Größen (Temp, DMS, Spannungen bis 999V etc.) gibt es jetzt endlich einen hochgenauen Messumformer, um auf einen bestehenden Offset eine Spannung ohne großen technischen Aufwand vernünftig zu messen. Dieses blieb bis jetzt nur sehr aufwendigen und teuren Regelkreisen vorbehalten.
Der KMV-XX kann auf jeder 5B-Backplane und somit auch in bestehenden Anlagen eingesetzt werden. Darüber hinaus erhalten sie diesen Meßverstärker auch im Europa-Karten-Format. Die Genauigkeit kann auf Wunsch durch selektierte Bauteile nach MIL-Spezifikation noch erhöht werden.
| Messbereiche | ||
|---|---|---|
| Messbereich 1 | Messbereich 2 | |
| Verstärkung | 8-16-32-64 | 2-4-8-16 |
| kundenspez. Verstärkung möglich | ||
| Genauigkeit trimmbar | ||
| Eingangsbereich | ± 10 V | ± 40 V |
| Auflösung der Offsetkompensation | 0,5 ‰ - ± 5 mV | 0,5 ‰ - ± 20 mV |
| Restoffset trimmbar | ||
| Bandbreite | > 20 kHz | |
| Ausgangsbereich | 5 V | |
| Eingangsdynamikbereich nach | ± 5V geteilt durch eingestellte Verstärkung | |
| Offsetkompensation | ± 78 mV ... ± 625 mV | ± 312,5 mV ... ± 2,5 V |
| Eingang | ||
| Differenzeingang, wird mittels DIP Schalter zwischen Meßbereich 1 und 2 umgeschaltet | ||
| Eingangswiderstand | 1 MW | |
| Eingangsschutz | 60 V gemäß VDE | |
| Langzeitstabilität der Kompensationsspannung | 1000 h | |
| Drift bei max. Verstärkung von 64 | 0,4 ‰ bezogen auf den Ausgang | |
| Ausgang | ||
| Spannungsbereich | ± 5 V | |
| Ausgangsstrom | ± 5 mA | |
| Filter, einpolig | 10 Hz, 100 Hz* | |
| Rauschen | 2 mVeff | |
| kurzschlußfest | kontinuierlich | |
| Stromversorgung | ||
| Spannungsversorgung | 5 V DC (± 5%) | |
| Stromaufnahme | ca. 80 mA | |
| Allgemeines | ||
| galvanische Trennung: | 60 V (gemäß VDE)** | |
| Gehäuse | 57 x 70 x 15 mm | |
| * Je nach Platz im Modul auch 4 Filterfrequenzen, Frequenzwerte noch zu bestimmen. | ||
| ** Die zur galvanischen Trennung verwendeten Bauelemente sind mit > 1000 V angegeben. | ||
Die HV-BOX ermöglicht die direkte Messung von Spannungen und Strömen an Drehstromnetzen. Ihre kompakte Bauform erlaubt den Einbau in den gleichen Rechner, der auch zur Datenerfassung eingesetzt wird. In Verbindung mit einem mobilen Rechner kann überall vor Ort gemessen und ausgewertet werden. Neben den drei Strangspannungen und -strömen kann mit einer vierten Stromzange der Strom im Neutralleiter gemessen werden. Während dieser Leiter bei symmetrischer Netz-belastung mit linearen Verbrauchern praktisch stromlos ist, kann der Strom im Neutralleiter bei Belastung des Netzes mit Umrichtern und Schaltnetzteilen nahezu den doppelten Wert der Strangströme erreichen. Die Verbindung zur Datenerfassungskarte erfolgt rechnerintern mit einem Flachbandkabel. Die Belegung der Doppel-pfosten-leiste der HV-BOX ist durch Brücken individuell an die Kabelbelegung der Erfassungskarte anzupassen.
