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DMS-Messverstärker für präzise Sensorsignale
DMS-Messverstärker – auch Dehnungsmessstreifen-Verstärker oder DMS-Signalaufbereiter genannt – dienen zur präzisen Auswertung von Sensoren und Messwertaufnehmern auf Basis von Dehnungsmessstreifen. Dazu gehören beispielsweise Kraftaufnehmer, Wägezellen, Druckaufnehmer oder andere DMS-basierte Sensoren.
DMS-Sensoren liefern typischerweise sehr kleine Ausgangssignale im Millivolt-pro-Volt-Bereich (mV/V). Ein DMS-Messverstärker übernimmt die Versorgung der Messbrücke, verstärkt das Sensorsignal und wandelt es in ein robustes Ausgangssignal um, das von Steuerungen, Messgeräten oder Datenerfassungssystemen weiterverarbeitet werden kann.
Die DMS-Messverstärker von Althen stehen mit verschiedenen Norm-Analogausgängen wie 0–10 V, ±10 V oder 4–20 mA zur Verfügung. Einzelne Ausführungen bieten zusätzlich USB-Datenübertragung, digitale Anzeigen, Grenzwertkontakte oder weitere Funktionen für die industrielle Prozessüberwachung.
Das Portfolio umfasst kompakte Inline-Messverstärker, Geräte für die DIN-Schienenmontage, robuste IP65-Ausführungen für industrielle Umgebungen, 19"-Einschübe sowie mobile Mess- und Anzeigegeräte. Dadurch kann die Signalaufbereitung optimal an Einbausituation, Messaufgabe und Umgebungsbedingungen angepasst werden.
Präzise Signalaufbereitung für unterschiedlichste DMS-Anwendungen
Die DMS-Messverstärker von Althen kombinieren eine zuverlässige Brückenspeisung mit präziser Verstärkung und flexiblen Ausgangssignalen. Unterschiedliche Bauformen und Konfigurationsmöglichkeiten ermöglichen den Einsatz von der einfachen Einzelmessstelle bis zur industriellen Mehrkanalanwendung.
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Präzise und rauscharme SignalaufbereitungKleine mV/V-Signale von DMS-Sensoren werden zuverlässig verstärkt und als stabile Normsignale für Steuerung, Anzeige oder Datenerfassung bereitgestellt.
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Flexible Ausgangssignale und FunktionenJe nach Ausführung stehen 0–10 V, ±10 V oder 4–20 mA sowie USB zur Verfügung. Optionen wie Grenzwertkontakte, Anzeige, Summierung oder Differenzbildung erweitern die Einsatzmöglichkeiten.
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Passende Bauform für jede AnwendungInline-Verstärker, DIN-Schienenmodule, robuste IP65-Gehäuse, 19"-Einschübe und mobile Geräte ermöglichen eine optimale Integration in Maschine, Schaltschrank, Prüfstand oder Labor.
Worauf Sie bei der Auswahl eines DMS-Messverstärkers achten sollten
1. Ausgangssignal des DMS-Sensors bestimmen
DMS-basierte Sensoren liefern meist ein Signal in mV/V. Bei der Auswahl des Verstärkers müssen die Nennempfindlichkeit und der maximal auftretende Signalbereich des Sensors berücksichtigt werden. Typische DMS-Sensoren besitzen beispielsweise Empfindlichkeiten von 1, 2 oder 3 mV/V.
2. Brückenwiderstand und Sensortyp berücksichtigen
Der Messverstärker muss elektrisch zum angeschlossenen Sensor passen. Viele DMS-Messverstärker von Althen sind für DMS-Vollbrücken mit einem Brückenwiderstand von mehr als 300 Ω ausgelegt. Bei anderen Geräten sind auch abweichende Brückenwiderstände möglich.
Werden einzelne applizierte Dehnungsmessstreifen statt eines bereits als Vollbrücke aufgebauten Sensors verwendet, muss geprüft werden, ob eine zusätzliche Brückenergänzung erforderlich ist.
3. Passendes Ausgangssignal auswählen
Das Ausgangssignal des Messverstärkers sollte zur nachfolgenden Steuerungs- oder Auswerteelektronik passen.
Typische Ausgangssignale sind:
- 0–10 V
- ±10 V
- 4–20 mA
- digitale Datenübertragung über USB
Spannungsausgänge eignen sich besonders für kurze bis mittlere Übertragungswege und dynamische Messungen. Ein 4–20-mA-Stromsignal bietet Vorteile bei längeren Leitungswegen und in industriellen Anlagen.
4. Anzahl der Messkanäle festlegen
Für einzelne Sensoren stehen kompakte Einkanalverstärker zur Verfügung. Sollen mehrere Messgrößen gleichzeitig erfasst werden, können Zwei- oder Mehrkanallösungen eingesetzt werden.
Einzelne Modelle ermöglichen außerdem den Parallelbetrieb mehrerer DMS-Messwertaufnehmer an einem gemeinsamen Messkanal.
5. Messgeschwindigkeit und Grenzfrequenz berücksichtigen
Für statische oder langsam veränderliche Messgrößen genügt eine vergleichsweise geringe Bandbreite. Dynamische Kraft-, Druck- oder Belastungsmessungen erfordern dagegen eine höhere Grenzfrequenz.
Je nach Verstärker stehen unterschiedliche Filter- und Bandbreitenvarianten zur Verfügung. Bei einzelnen industriellen DMS-Messverstärkern sind Grenzfrequenzen von bis zu 30 kHz möglich.
6. 4-Leiter- oder 6-Leitertechnik auswählen
Bei kurzen und konstanten Sensorleitungen ist die klassische 4-Leitertechnik häufig ausreichend. Bei langen Leitungen oder variierenden Kabellängen bietet die 6-Leitertechnik Vorteile, da Spannungsverluste in der Sensorleitung kompensiert werden können.
Verschiedene DMS-Messverstärker von Althen unterstützen deshalb sowohl 4- als auch 6-Leiteranschlüsse.
7. Galvanische Trennung berücksichtigen
Eine galvanische Trennung zwischen Versorgung, Messsignal und Ausgang kann helfen, Masseschleifen und störende Potentialunterschiede zu vermeiden.
Insbesondere in industriellen Anlagen, bei größeren Leitungslängen oder mehreren miteinander verbundenen Messsystemen kann dies die Störsicherheit erhöhen.
8. Einbauort und Schutzart festlegen
Die optimale Bauform hängt vom späteren Einsatzort ab.
Für Schaltschränke stehen kompakte Messverstärker zur DIN-Schienenmontage zur Verfügung. Inline-Messverstärker können direkt in der Nähe des Sensors installiert werden. Für raue Industrieumgebungen sind robuste Aluminium-Druckgussgehäuse mit Schutzarten bis IP65 erhältlich.
Für Prüfstände und Laboranwendungen stehen darüber hinaus 19"-Einschübe oder Tischgeräte zur Verfügung.
9. Zusätzliche Überwachungsfunktionen prüfen
Bei automatisierten Prozessen kann es sinnvoll sein, Grenzwerte direkt im Messverstärker zu überwachen. Entsprechende Geräte bieten einstellbare Grenzwertkontakte beziehungsweise Relaisausgänge.
Weitere Funktionen können beispielsweise Summierung oder Differenzbildung mehrerer Messkanäle, Tara-Funktionen, Min-/Max-Speicher oder eine digitale Messwertanzeige sein.
10. Kalibrierung und Feinjustage berücksichtigen
Damit Sensor und Messverstärker optimal aufeinander abgestimmt sind, müssen Nullpunkt und Verstärkung eingestellt beziehungsweise kalibriert werden können.
Viele Althen-Messverstärker verfügen dafür über Einstellmöglichkeiten für Nullpunkt und Verstärkung. Abhängig vom Gerät sind zusätzlich Shunt-Kalibrierung oder weitere digitale Kalibrierfunktionen verfügbar.
Unser technisches Expertenteam unterstützt Sie gerne bei der Auswahl und Abstimmung von DMS-Sensor, Brückenspeisung, Eingangsempfindlichkeit, Bandbreite und Ausgangssignal. Kontakt zum Vertriebsteam
Typische Anwendungen für DMS-Messverstärker
DMS-Messverstärker kommen überall dort zum Einsatz, wo kleine Brückensignale von DMS-basierten Sensoren zuverlässig aufbereitet und an eine Steuerung, Anzeige oder Datenerfassung weitergegeben werden müssen.
Typische Anwendungen sind:
- Kraftmessung mit DMS-Kraftaufnehmern
- Wägezellen und industrielle Wägetechnik
- Druckmessung mit DMS-Druckaufnehmern
- Drehmoment- und Belastungsmessungen
- Prüfstände und Testsysteme
- Maschinen- und Anlagenüberwachung
- Prozessüberwachung und Prozesssteuerung
- Überlast- und Grenzwertüberwachung
- industrielle Automatisierung
- Qualitätskontrolle
- Forschung und Entwicklung
- Labor- und Versuchstechnik
- Bauteil- und Strukturprüfung
- mobile Kraft- und Gewichtsmessungen
- Messungen mit langen Sensorleitungen
Durch unterschiedliche Ausgangssignale, Bandbreiten, Kanalzahlen und Bauformen können die Messverstärker sowohl für statische Messungen als auch für dynamische Messaufgaben eingesetzt werden.
Haben Sie Fragen?
Gerne unterstützen wir Sie bei der Auswahl des richtigen Messverstärkers für Ihre Anwendung!
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Häufig gestellte Fragen zu Messverstärkern für DMS-Sensoren
Antworten auf die wichtigsten technischen Fragen
Was ist ein DMS-Messverstärker?
Ein DMS-Messverstärker ist eine elektronische Signalaufbereitung für Sensoren auf Basis von Dehnungsmessstreifen. Er versorgt die DMS-Messbrücke mit einer stabilen Speisespannung, verstärkt das sehr kleine Ausgangssignal und wandelt es in ein Signal um, das von Steuerungen, Anzeigen oder Messsystemen verarbeitet werden kann. Typische Ausgangssignale sind 0–10 V, ±10 V oder 4–20 mA.
Warum benötigt ein DMS-Sensor einen Messverstärker?
DMS-basierte Sensoren liefern typischerweise nur sehr kleine elektrische Signale im Bereich weniger Millivolt pro Volt Speisespannung. Dieses Signal ist für viele Steuerungen, Anzeigen oder Datenerfassungssysteme nicht direkt nutzbar. Der DMS-Verstärker verstärkt und konditioniert das Signal und stellt ein robustes Normsignal für die weitere Verarbeitung bereit. Gleichzeitig übernimmt er üblicherweise die stabile Versorgung der DMS-Messbrücke.
Was bedeutet mV/V bei einem DMS-Sensor?
mV/V beschreibt die Empfindlichkeit eines DMS-Sensors in Abhängigkeit von seiner Speisespannung. Ein Sensor mit einer Nennempfindlichkeit von 2 mV/V liefert bei Nennlast und einer Brückenspeisung von 10 V beispielsweise ein Ausgangssignal von 20 mV. Der Messverstärker verstärkt dieses kleine Signal anschließend auf einen besser nutzbaren Bereich, beispielsweise 0–10 V.
Was ist der Unterschied zwischen 4-Leiter- und 6-Leitertechnik bei DMS-Sensoren?
Bei der 4-Leitertechnik werden jeweils zwei Leitungen für die Brückenspeisung und zwei Leitungen für das Messsignal verwendet. Bei der 6-Leitertechnik kommen zwei zusätzliche Fühlerleitungen hinzu. Mit ihnen kann der Messverstärker die tatsächlich am Sensor anliegende Speisespannung überwachen und Spannungsverluste in langen Anschlussleitungen ausgleichen.
Die 6-Leitertechnik ist deshalb besonders bei langen Kabelwegen oder hohen Anforderungen an die Messgenauigkeit sinnvoll.
Welche Ausgangssignale gibt es bei DMS-Messverstärkern?
Häufig verwendete analoge Ausgangssignale sind 0–10 V, ±10 V und 4–20 mA. Welche Variante am besten geeignet ist, hängt von der nachfolgenden Auswertung und den Umgebungsbedingungen ab.
Für industrielle Anlagen und längere Leitungswege wird häufig 4–20 mA verwendet. Bipolare Signale wie ±10 V eignen sich besonders für Messaufgaben, bei denen sowohl positive als auch negative Belastungen – beispielsweise Zug und Druck – erfasst werden sollen. Einzelne DMS-Messverstärker bieten zusätzlich digitale Schnittstellen wie USB.
Welche Sensoren können an einen DMS-Messverstärker angeschlossen werden?
DMS-Messverstärker werden vor allem für Messwertaufnehmer mit Wheatstone-Vollbrücke eingesetzt. Dazu gehören beispielsweise:
- Kraftaufnehmer
- Wägezellen
- Druckaufnehmer
- Drehmomentaufnehmer
- kundenspezifische DMS-Sensoren
Bei der Auswahl müssen insbesondere Brückenwiderstand, Empfindlichkeit in mV/V und benötigte Brückenspeisung zum Messverstärker passen.