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Flexible Messdatenerfassung für Entwicklung, Prüfstände und Condition Monitoring
Messdatenerfassung – häufig als DAQ (Data Acquisition) bezeichnet – umfasst die Erfassung, Digitalisierung, Übertragung und Auswertung physikalischer Messgrößen. DAQ-Systeme bilden dabei die Schnittstelle zwischen Sensor und Auswertesoftware: Sie bereiten analoge Sensorsignale auf, wandeln diese in digitale Messwerte um und übertragen die Daten zur Visualisierung, Speicherung und Analyse an einen PC oder ein übergeordnetes System.
Die DAQ-Lösungen von Althen ermöglichen die Erfassung unterschiedlichster Messgrößen und Sensortypen. Je nach Gerät können beispielsweise Spannung, Strom, Temperatur, Widerstand, Dehnung, Schwingung oder Beschleunigung gemessen werden. Neben multifunktionalen USB-Datenerfassungsgeräten stehen spezialisierte Module für DMS-, IEPE- und Vibrationssensoren sowie Beschleunigungsmessungen zur Verfügung.
Für größere oder räumlich verteilte Messsysteme bieten EtherCAT-basierte DAQ-Module eine besonders flexible Lösung. Mehrere Messmodule können über Standard-Netzwerkkabel miteinander verbunden und dezentral in der Nähe der jeweiligen Sensoren installiert werden. Dadurch lassen sich auch komplexe Messaufgaben mit vielen oder weit auseinanderliegenden Messstellen übersichtlich realisieren.
Die Anbindung an leistungsfähige Messsoftware ermöglicht die Konfiguration der Messkanäle sowie die Visualisierung, Aufzeichnung und Analyse der erfassten Daten.
Präzise, vielseitig und skalierbar messen
Die DAQ-Systeme von Althen verbinden flexible Sensoranbindung mit schneller Messdatenerfassung und leistungsfähiger digitaler Signalverarbeitung. Dadurch eignen sie sich sowohl für einzelne Messstellen als auch für umfangreiche verteilte Messsysteme.
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Vielseitige SignalerfassungSpannung, Strom, Temperatur, DMS, IEPE, Widerstand, Beschleunigung und weitere Sensorsignale können je nach DAQ-Modul direkt erfasst und digitalisiert werden.
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Präzise und dynamische MessungenHochauflösende A/D-Wandler mit bis zu 24 Bit sowie Abtastraten von bis zu 50 kS/s ermöglichen sowohl präzise statische als auch dynamische Messungen.
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Modular und skalierbarEtherCAT-basierte DAQ-Module lassen sich einfach miteinander vernetzen und dezentral installieren. Dadurch können Messsysteme flexibel erweitert und an veränderte Anforderungen angepasst werden.
Worauf Sie bei der Auswahl eines DAQ-Systems achten sollten
1. Messgröße und Sensortyp bestimmen
Entscheidend ist zunächst, welche physikalischen Größen gemessen werden sollen. Je nach Anwendung werden unterschiedliche Eingangsmodule für Spannung, Strom, Temperatur, DMS, IEPE-Sensoren, Beschleunigung oder andere Signale benötigt.
2. Signalart und Messbereich berücksichtigen
Sensoren liefern unterschiedliche elektrische Ausgangssignale. Das DAQ-System muss deshalb zum jeweiligen Signalpegel und Messbereich passen. Neben Spannungseingängen können beispielsweise Strom-, Thermoelement-, DMS- oder IEPE-Eingänge erforderlich sein.
3. Anzahl der Messkanäle festlegen
Für einzelne Sensoren genügt häufig ein kompaktes Einkanal- oder Multifunktionsgerät. Bei umfangreicheren Messaufgaben sollten modular erweiterbare Systeme gewählt werden, bei denen zusätzliche Messkanäle und Sensortypen ergänzt werden können.
4. Erforderliche Abtastrate bestimmen
Die notwendige Messgeschwindigkeit hängt stark von der Anwendung ab. Temperatur- oder Langzeitmessungen benötigen meist deutlich geringere Abtastraten als Schwingungs-, Beschleunigungs- oder dynamische Dehnungsmessungen. Für dynamische Anwendungen stehen Geräte mit Abtastraten von bis zu 40 beziehungsweise 50 kS/s zur Verfügung.
5. Auflösung und Messgenauigkeit berücksichtigen
Eine hohe A/D-Auflösung ermöglicht die Erkennung kleiner Signaländerungen. Je nach DAQ-System stehen 16- oder 24-Bit-A/D-Wandler zur Verfügung. Für besonders anspruchsvolle Messungen sollten zusätzlich Eingangsgenauigkeit, Rauschverhalten und Dynamik betrachtet werden.
6. Sensorversorgung und Signalaufbereitung prüfen
Viele Sensoren benötigen eine geeignete Versorgung oder Signalaufbereitung. DMS erfordern beispielsweise eine Brückenspeisung, IEPE-Sensoren eine Konstantstromversorgung. Spezialisierte DAQ-Module integrieren diese Funktionen bereits und reduzieren damit den zusätzlichen Hardwareaufwand.
7. Galvanische Isolation berücksichtigen
Bei industriellen Messungen können Potentialunterschiede und elektrische Störungen die Signalqualität beeinflussen. Galvanisch isolierte Eingänge beziehungsweise isolierte Front-Ends tragen dazu bei, Messsystem und PC voneinander zu entkoppeln und störungsarme Messungen zu ermöglichen.
8. Zentrale oder dezentrale Datenerfassung wählen
Bei räumlich verteilten Sensoren ist es häufig sinnvoll, die Messmodule möglichst nahe an den Messstellen zu platzieren. EtherCAT-basierte Systeme ermöglichen eine dezentrale Architektur und reduzieren dadurch lange analoge Sensorleitungen.
9. Vernetzung und Erweiterbarkeit berücksichtigen
Soll das Messsystem später erweitert werden, ist eine modulare Systemarchitektur besonders vorteilhaft. IOLITE-Module können beispielsweise über EtherCAT in Reihe verbunden werden. Zwischen einzelnen Geräten sind dabei Entfernungen von bis zu 50 Metern möglich.
10. Messsoftware und Datenanalyse einbeziehen
Neben der Hardware spielt die Software eine entscheidende Rolle. Die Messsoftware sollte eine einfache Kanalkonfiguration sowie Funktionen zur Visualisierung, Speicherung, Analyse und zum Export der Daten bereitstellen. Die MonoDAQ- und IOLITE-Geräte bieten hierfür Unterstützung durch Dewesoft.
Unser technisches Expertenteam unterstützt Sie gerne dabei, Sensoren, Signalaufbereitung, DAQ-Hardware und Software optimal auf Ihre Messaufgabe abzustimmen. Kontakt zum Vertrieb
Typische Anwendungen für DAQ-Systeme
DAQ-Systeme kommen überall dort zum Einsatz, wo Sensorsignale präzise erfasst, synchronisiert, gespeichert und analysiert werden müssen.
Typische Anwendungen sind:
- Prüfstände und Testsysteme
- Forschung und Entwicklung
- Maschinen- und Anlagenüberwachung
- Condition Monitoring
- Schwingungs- und Vibrationsmessungen
- Zustandsüberwachung von Lagern und Maschinen
- Dehnungs- und Belastungsmessungen mit DMS
- industrielle Qualitätskontrolle
- Struktur- und Modaltests
- Structural Health Monitoring
- Temperatur- und Klimamessungen
- Strom- und Spannungsmessungen
- Energie- und Leistungsanalysen
- Entwicklung elektronischer Systeme
- IoT- und IIoT-Anwendungen
- Langzeitüberwachung von Maschinen und Bauwerken
Durch die Kombination unterschiedlicher Eingangsmodule können bei komplexen Messaufgaben auch verschiedene physikalische Größen innerhalb eines Systems erfasst und gemeinsam ausgewertet werden.
Haben Sie Fragen?
Gerne unterstützen wir Sie bei der Auswahl des richtigen DAQ-Systems für Ihre Anwendung!
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Häufig gestellte Fragen zu Messdatenerfassungssystemen (DAQ)
Antworten auf die wichtigsten technischen Fragen
Was bedeutet die Auflösung eines DAQ-Systems?
Die Auflösung des A/D-Wandlers bestimmt, wie fein das analoge Eingangssignal digital unterteilt werden kann. Eine höhere Bitzahl ermöglicht grundsätzlich eine feinere Differenzierung kleiner Signaländerungen. Je nach Gerät stehen bei den DAQ-Lösungen von Althen A/D-Wandler mit 16 oder 24 Bit zur Verfügung.
Können DMS direkt an die DAQ-Systeme angeschlossen werden?
Ja. Spezielle DMS-Module sind für den direkten Anschluss von Dehnungsmessstreifen ausgelegt. Der IOLITEI-1XSTG unterstützt beispielsweise Viertel-, Halb- und Vollbrückenschaltungen und verfügt über eine interne Brückenergänzung für 120- und 350-Ω-DMS. Auch das multifunktionale MonoDAQ-U-X ermöglicht Dehnungsmessungen und den Anschluss von bis zu zwei Vollbrücken.
Wie weit können die Messmodule voneinander entfernt installiert werden?
Bei verschiedenen IOLITE-Geräten können die Module über EtherCAT mit einem Abstand von bis zu 50 Metern zwischen zwei Geräten miteinander verbunden werden. Dadurch können die Datenerfassungsmodule nahe an den jeweiligen Sensoren installiert werden.
Wie berechnet man die erforderliche Abtastrate für eine dynamische Messung?
Die erforderliche Abtastrate eines DAQ-Systems hängt von der Geschwindigkeit der Signaländerungen und der höchsten zu erfassenden Signalfrequenz ab. Nach dem Nyquist-Kriterium muss die Abtastrate mindestens doppelt so hoch sein wie die höchste relevante Signalfrequenz. Für eine zuverlässige Darstellung und Analyse dynamischer Signale wird in der Praxis häufig eine Abtastrate gewählt, die fünf- bis zehnmal höher liegt.
Langsam veränderliche Größen wie Temperaturen können mit vergleichsweise niedrigen Abtastraten erfasst werden. Für Schwingungen, Beschleunigungen oder andere dynamische Vorgänge sind deutlich höhere Abtastraten erforderlich. Beispielsweise empfiehlt sich für die Analyse einer Schwingung mit 1 kHz eine Abtastrate von 5 bis 10 kS/s, abhängig von den Anforderungen an die Messung. Zusätzlich sollte ein geeignetes Anti-Aliasing-Filter eingesetzt werden, um Messfehler durch höhere Signalfrequenzen zu vermeiden.
Die DAQ-Geräte dieser Produktgruppe erreichen je nach Ausführung bis zu 40 oder 50 kS/s und ermöglichen damit die Erfassung schneller dynamischer Messvorgänge.
Was ist der Unterschied zwischen einem DAQ-System und einem Datenlogger?
Die Grenzen sind fließend. Ein Datenlogger ist häufig für die eigenständige und teilweise langfristige Speicherung von Messwerten ausgelegt. Bei einem DAQ-System stehen häufig die direkte PC-Anbindung, schnelle Datenerfassung, Signalaufbereitung, Synchronisierung verschiedener Messkanäle und umfangreiche Softwareanalyse im Vordergrund.
Welche Lösung geeigneter ist, hängt daher unter anderem von Messgeschwindigkeit, Kanalzahl, Sensortyp, gewünschter Datenanalyse und der erforderlichen Systemarchitektur ab.
Welche Software wird für die Datenerfassung verwendet?
Die MonoDAQ- und IOLITE-Produkte unterstützen die Dewesoft-Messsoftware. Damit können Messkanäle konfiguriert und Messwerte visualisiert, aufgezeichnet und ausgewertet werden. EtherCAT-basierte IOLITE-Geräte können je nach Ausführung außerdem mit Standard-EtherCAT-Mastern verwendet werden.
Für welche Anwendungen eignet sich das MonoDAQ-U-X?
Das kompakte USB-DAQ eignet sich besonders für vielseitige Messaufgaben mit unterschiedlichen Eingangssignalen. Typische Anwendungen sind industrielle Prüf- und Messaufgaben, Dehnungsmessungen in der Qualitätskontrolle, Condition Monitoring sowie Spannungs-, Strom- und Temperaturmessungen.
