EtherCAT wurde mit Blick auf die industrielle Automatisierung entwickelt. Daher kann es eine Herausforderung sein, EtherCAT-fähige, hochpräzise Datenerfassungsgeräte zu finden, die ein breites Spektrum an Sensoren abdecken. Moderne Hersteller von Datenerfassungssystemen wie Gantner Instruments bieten eine breite Palette von Messmodulen mit direkter EtherCAT-Schnittstelle an. Die Art der Sensoren, die Sie in einem EtherCAT-basierten Datenerfassungssystem verwenden können, ist unbegrenzt: Thermoelement, Pt100, LVDT, Dehnungsmessstreifen, IEPE/ICP©, piezoelektrische (Ladung), Hochspannungsmessung bis zu 1200 VDC und sogar Faser-Bragg-Gitter-Sensoren.

Wir bieten robuste I/O-Module mit klassenbester Genauigkeit, höchster Stabilität und sehr geringem Rauschen ohne Langzeitdrift für alle oben genannten Messarten. Was meinen wir mit klassenbester Genauigkeit? 

Hier sind drei Beispiele: 

• Die Fehlerspanne für unser A105 E/A-Modul mit vier Kanälen für RTD-Messungen beträgt 0,05 K bei einer Auflösung von 100 µK.
• Unser I/O-Modul A108 bietet acht Kanäle für Spannungs- oder Strommessungen mit einer Fehlerspanne von +/-2 mV für einen Eingangsbereich von +/-10 V bei einer Auflösung von 1,5 µV.
• Unser I/O-Modul A116 unterstützt acht Eingänge für Viertel-, Halb- und Vollbrücken-Dehnungsmessstreifen mit einer Genauigkeit von nur 0,05 %

In unseren Datenblättern finden Sie die Fakten zu unseren anderen I/O-Modulen.

Die I/O-Module der Q.series X -Reihe bieten eine Reihe von vorkonfigurierten Funktionen zur Signalkonditionierung. Die Programmierung von Filtern, Linearisierungskurven oder Funktionen zur Sensorskalierung entfällt. Mit der Konfigurationssoftware GI.bench erfolgt die gesamte Konfiguration per Mausklick, und auch arithmetische Funktionen wie RMS, Min., Max. und Mittelwert werden ohne jegliche Programmierung eingestellt. Nehmen wir an, Sie wählen ein Modul, das digitale Ausgänge hat. In diesem Fall können Sie einen Alarmausgang unabhängig von jeder Interaktion mit dem Master-Stack auslösen, indem Sie einen Schwellenwert direkt am I/O-Modul definieren.

Wir freuen uns, Ihnen mitteilen zu können, dass die Q.series X viele nützliche Funktionen bietet.

Mit der Q.station X EC, unserem Test-Controller mit EtherCAT -Slave-Schnittstelle,sind Sie in der Lage parallel zur Kommunikation in einem EtherCAT-Netzwerk von seinen erweiterten Datenerfassungsfunktionen zu profitieren. Sie haben die Möglichkeit bis zu 20 kontinuierliche Datenlogger zusammen mit unabhängigen ereignisgesteuerten Loggern für die Datenspeicherung mit deutlichen höheren Abtastraten zu konfigurieren. Das ist mehr als bei vielen anderen EtherCAT-Masterstacks. Darüber hinaus stehen arithmetische Funktionen für die Live-Signalverarbeitung zur Verfügung, z. B. die Spektralbandanalyse mit integrierter FFT-Verarbeitung oder mathematische Funktionen zur Merkmalsextraktion. Die daraus resultierenden arithmetischen Größen lassen sich zusätzlich zu den Messwerten an den EtherCAT-Master übertragen.

Vorteile bei Verwendung unserer DAQ-Plattform

• Vorgefertigte Datenerfassungsfunktionalität
• Sofort einsatzbereite Signalkonditionierung
• 20 kontinuierliche und getriggerte Datenlogger
• Signifikant höhere Datenraten
• Arithmetische, Linearisierungs- und Skalierungsfunktionen
• Keine Sensorbegrenzung
• Signal Filterung
• Alarmauslösung
• 3-Wege 500 VDC galvanische Isolierung

Unsere Q.series X sind auf Lager und wir sind in der Lage, sehr schnell zu lefern.
Verpassen Sie nicht diese Change und fordern Sie jetzt ein Angebot an!

Warum machen DAQ-Module von Gantner Instruments Ihr Leben einfacher?

Alle I/O-Module von Gantner Instruments sind vollständig konform mit den EtherCAT-Slave-Spezifikationen der EtherCAT Technology Group (ETG). Unsere I/O-Module können mit jedem EtherCAT-Master-Stack verbunden werden, der diesen ETG-Spezifikationen folgt. Um die Integration in Ihren Master-Stack so einfach wie möglich zu gestalten, bieten wir verschiedene Optionen für die Einrichtung unserer I/O-Module in Ihrem EtherCAT-Master:

• EtherCAT-Slave-Informationsdatei (ESI):
  Unsere Messsoftware GI.bench ermöglicht die Konfiguration von Messmodulen sowie der Export einer ESI-Datei. Dies ist eine XML-Datei, die von vielen EtherCAT-Master-Stacks verwendet wird, um die Slave-Geräte zu konfigurieren und eine Netzwerkbeschreibungsdatei zu erzeugen.
• CoE-Online-Scan:
  Hier erfolgt der dynamische Austausch von Konfigurationseinstellungen zwischen den Slave-Modulen und dem EtherCAT-Master mittels CAN Application Protocol over EtherCAT (CoE). Diese Funktion wird von den moderneren EtherCAT-Mastern unterstützt und bietet mehr Flexibilität zwischen verschiedenen Hardware-Plattformen, die alle EtherCAT verwenden. 
• Direkte EtherCAT-Master-Schnittstelle:
  Unsere GI.bench-Software bietet die einzigartige Möglichkeit, sich mit mehreren EtherCAT-Master-Stacks zu verbinden, um die Messmodule direkt über File Access over EtherCAT (FoE) zu konfigurieren. Diese herausragende Funktionalität ist für TwinCAT und den EC-Master-Stack von Acontis sowie den KPA-Master von koenig-pa GmbH verfügbar.
   

Aufgrund seiner Größe sind die Instandhaltungsdienste in strategische Bereiche unterteilt, um die 16 bestehenden Linien optimal und exklusiv zu bedienen. Eine Panne in einem Zug kann das ordnungsgemäße Funktionieren und die Pünktlichkeit einer Linie gefährden. Deshalb muss der Instandhaltungsdienst über technologische Prüfwerkzeuge verfügen, um Probleme durch vorausschauende Instandhaltung vorhersehen zu können.

Auf der Grundlage regelmäßiger, systematisch durchgeführter Bremsleistungstests kann die Metro de Madrid zuverlässig und sicher eine zustandsorientierte Wartung durchführen.

Mit einer Reihe von Messungen an drei verschiedenen Bremssystemen (Druckluftbremse, elektrische Bremse und Notbremse) kann die Metro de Madrid ihre Wartungszyklen besser planen und ihr vorausschauendes Wartungskonzept umsetzen. 

Um Bremstests an insgesamt 276 verschiedenen U-Bahn-Wagen durchführen zu können, benötigte die Metro de Madrid ein präzises, robustes und tragbares System, das sie in den verschiedenen Zügen installieren konnte. Das tragbare und robuste Q.brixx X System erwies sich als das ideale System für diese Anwendung. Ein Q.brixx XL A108-4M1 Messmodul erfasst ein Beschleunigungssignal von einem hochpräzisen MEMS-Sensor der Dytran-Serie 7577. Das Signal wird mit einer Rate von 100 Hz abgetastet. Unerwünschtes Rauschen wird anschließend mit einem Tiefpass-Butterworth-Filter 4. Ordnung herausgefiltert. Zur Verbesserung der Robustheit ist das Q.brixx X-System in einem speziell angefertigten Pelicase untergebracht.

Vor dem Bremstest wird die U-Bahn auf eine waagerechte Schiene gestellt, um den Offset des Beschleunigungsmessers zu eliminieren. Dann führt die U-Bahn einen Beschleunigungs- und Abbremszyklus durch. Für jeden Zyklus werden die Endpunkte für das Abbremsen und den Stillstand ausgewählt. Anschließend werden die durchschnittlichen Beschleunigungs- und Verzögerungswerte im stationären Zustand berechnet. Anschließend wird der durchschnittliche Beschleunigungswert während der Ruhephase nach dem Abbremsen berechnet. Dieser Wert stellt den Mittelwert dar. Schließlich wird die durchschnittliche Verzögerung als absoluter Wert der Differenz zwischen Bremsverzögerung und Ruhebeschleunigung berechnet.

Für die Benutzerfreundlichkeit und zur Gewährleistung der Wiederholbarkeit der Tests entwickelte instrutechSOLUTIONS eine maßgeschneiderte Software-Anwendung. Die Anwendung wurde in Python geschrieben. Sie profitiert somit von den offenen, flexiblen Schnittstellen, die als GI.connectivity bekannt sind und kostenlos mit dem DAQ-System geliefert wurden. Die Python-Anwendung ermöglicht die Einstellung des Beschleunigungs-Offsets, die Anzeige des gemessenen Beschleunigungs-/Verzögerungssignals und die Anzeige der während der Bremsprobe gemessenen durchschnittlichen Verzögerung als bestanden/nicht bestanden.

Diese Prüf- und Messanwendung zeigt die Vielseitigkeit des Datenerfassungssystems Q.series X von Gantner. Die Kombination aus einer flexiblen und modularen Hardware-Plattform in Verbindung mit zuverlässigem Datenaustausch und Interoperabilität durch verschiedene Lese-/Schreib-Schnittstellen macht Gantner Instruments zu einem der gefragtesten Unternehmen für Datenerfassungssysteme.

Verwendete Module:

1x Q.brixx X station B
1x Q.brixx XL A108-4M1
1x GI.bench Datenerfassungssoftware

Für welche Anwendungen können Dehnungsmessstreifen-Messungen eingesetzt werden?

Die DMS-Technologie hat praktisch unbegrenzte Einsatzmöglichkeiten in strukturellen Prüf- und Überwachungsanwendungen, wie z. B. bei der Lebensdauerprüfung von Strukturkomponenten in der Automobil- und Schienenfahrzeugindustrie. Der Einsatz der DMS-Technologie in der Luft-, und Raumfahrttechnik hat eine lange Geschichte. Dehnungsmessstreifen werden für Statik- und Ermüdungstests von Bauteilen und Baugruppen direkt auf tragende Strukturkomponenten geklebt. In der erneuerbaren Energiebranche werden DMS zur Prüfung der strukturellen Leistung von Windturbinenblättern und -lagern sowie zur strukturellen Zustandsüberwachung von Windturbinen im Feld eingesetzt. Dehnungsmessstreifen können auch zur Überwachung von Bauwerken des Hoch- und Tiefbaus (Brücken, Tunnel, Eisenbahnen, Dämme), Öl- und Gaspipelines oder Kernkraftwerken eingesetzt werden.

Warum ist die Auswahl des richtigen DMS-Verstärkers so wichtig?

Die gängigste Art der Dehnungsmessung ist die Verwendung eines einzelnen Dehnungsmessstreifens in einer Dreileiter-Viertelbrücken-Konfiguration. Diese Viertelbrückenkonfiguration bringt besondere Herausforderungen für die richtige Signalaufbereitung mit sich. Die Bedeutung der Sorgfalt bei der Auswahl eines DMS-Verstärkers sollte nicht unterschätzt werden. Eine falsche Wahl könnte in der Zukunft mehr Zeit und Geld kosten. 

Hier sind acht Tipps, die Ihnen dabei helfen, den richtigen Entscheid für einen DMS-Verstärker für Ihr Datenerfassungssystem zu treffen.

1. Holen Sie das beste Signal aus Ihrem DMS-Verstärker heraus

Eine Viertelbrückenschaltung ist eine Single-Ended-Eingangsmessung, was bedeutet, dass die Spannung zwischen dem Eingangssignal und der analogen Masse erfasst wird. Diese Differenz wird dann verstärkt, bevor sie durch den Analog-Digital-Wandler (ADC) geleitet wird. Single-Ended-Eingänge können durch Rauschen beeinträchtigt werden, da die Leitung, die das Signal trägt, jegliches elektrisches Hintergrundrauschen aufnimmt. Das Signal an einem Single-Ended-Eingang kann auch durch Erdschleifen beeinflusst sein. Zu den bewährten Verfahren gehört die Verwendung eines geschirmten und paarweise verdrillten Kabels für die Verdrahtung mit dem Dehnungsmessstreifen.

Verbinden Sie die Kabelabschirmung an einem Ende mit der Gehäusemasse des DMS-Verstärkers. Ziehen Sie in Erwägung, die Amplitude der Erregerspannung zu erhöhen. Mit der Erhöhung der Amplitude der Erregerspannung sind jedoch Kompromisse verbunden, die später in diesem Blog besprochen werden. Schließlich sollten Sie einen Verstärker mit einem 24-Bit-Sigma-Delta-A/D-Wandler wählen. Eine höhere Auflösung führt zu einem geringeren Quantisierungsrauschen und somit zu einem höheren Signal-Rausch-Verhältnis (SNR). Außerdem verwenden Sigma-Delta-ADCs Oversampling, Filterung und Rauschformung, um die höchste Auflösung zu erreichen. 
Sie können auch kleine Spannungspegel präzise verstärken.

2. Auf den Messbereich kommt es an

Messverstärker sorgen sowohl für Genauigkeit als auch für Stabilität bei der Signalaufbereitung. Dehnungsmessstreifen benötigen Messverstärker, um die Low-Level-Messsignale von der Wheatstone-Brücke zu verstärken, bevor sie den ADCs zugeführt werden. Die Verstärkung des Messverstärkers sollte so eingestellt werden, dass der Messwert des Dehnungsmessstreifens über den gesamten Messbereich des ADCs ausgegeben wird. Die Genauigkeit wird durch den Messbereich und die Verstärkungsgenauigkeit des Verstärkers beeinflusst. Modernere Messverstärker bieten einstellbare Messbereiche mit einer Verstärkungsgenauigkeit von ± 0,05 %. Ein Messbereich von ± 2000 µm/m würde zu einem Messfehler bezogen auf den Messbereichsendwert von nur 1 µm/m führen. Und ein weiter Messbereich von ± 20.000 µm/m zur Risserkennung hätte einen Messfehler von nur 10 µm/m. Daher ist die Verstärkungsgenauigkeit in Kombination mit einem einstellbaren Messbereich eine der Spezifikationen, auf die man bei der Auswahl eines DMS-Verstärkers achten sollte.

3. Messen Sie die Dehnung, nicht die Temperatur

Die bei einer Messung bei Raumtemperatur ermittelte Dehnung wird als genau angesehen, wenn sie bei unveränderten Umgebungsbedingungen durchgeführt wird. Wenn sich jedoch die Temperatur ändert, dehnt sich das Probenmaterial aus, was zu einer unerwünschten Dehnungsmessung führt. Die Temperaturänderung wirkt sich auch auf das Metallgitter und den Wärmekoeffizienten des Dehnungsmessstreifens aus – ein Prozess, der als thermische Leistung oder temperaturinduzierte scheinbare Dehnung bezeichnet wird. Die Wahl eines selbsttemperaturkompensierten (STC) Dehnungsmessstreifens, der den Wärmekoeffizienten des Messstreifens an den Ausdehnungskoeffizienten des Probenmaterials anpasst, kompensiert die Wärmeabgabe weitgehend, aber nicht vollständig. Es verbleibt eine scheinbare Restdehnung in Form eines Dehnungsoffsets. Wenn die DMS-Temperatur und die scheinbare Dehnungskennlinie bekannt sind, kann dieser Offset berechnet und der Dehnungswert entsprechend kompensiert werden. Zwei gängige Techniken zur Korrektur oder Kompensation von Fehlern aufgrund von Wärmeabgabe sind (a) die Verwendung eines unbelasteten DMS zur Kompensation oder (b) die Anwendung einer rechnerischen Korrektur auf der Grundlage der gemessenen DMS-Temperatur.

4. Auswahl der optimalen Brückenspeisespannung

Die thermische Drift durch die Eigenerwärmung des DMS verursacht eine scheinbare Änderung der Dehnung, die nicht tatsächlich auf die Verformung der Probe zurückzuführen ist. Je höher die an den DMS gelieferte Speise- oder Erregerspannung ist, desto mehr Leistung, in Form von Wärme erzeugt der durch die Drähte fließende Strom. Bei Proben mit schlechter Wärmeleitfähigkeit, wie z. B. Verbundwerkstoffen oder bei der Verwendung von sehr kleinen Dehnungsmessstreifen, ist die Verringerung der Speisespannung oder die Verwendung eines Dehnungsmessstreifens mit höherem Widerstand von entscheidender Bedeutung. Bei der Auswahl einer geeigneten Höhe der Brückenspeisespannung gibt es zwei gegensätzliche Überlegungen: 1) eine höhere Brückenspeisespannung verbessert das Signal-Rausch-Verhältnis des DMS; 2) eine niedrigere Brückenspeisespannung reduziert thermisch bedingte Fehler bei der DMS-Messung. Die Speisespannung muss auf den DMS und das Material, auf das er geklebt wird, abgestimmt sein. Die meisten DMS-Hersteller stellen Datenkurven zur Verfügung, die allgemeine Empfehlungen oder Ausgangspunkte für die Bestimmung optimaler Spannungspegel darstellen. Bei der Messung von Dehnungen in einer Tieftemperatur- oder kryogenen Umgebung ist die Minimierung übermäßiger Energie zur Vermeidung von Wärmeverlusten des Sensors sogar noch wichtiger. Die Anregung einfach auf ein absolutes Minimum zu reduzieren, ist aufgrund des geringeren Signal-Rausch-Verhältnisses keine Lösung. In diesem Fall hilft ein DMS-Verstärker, der eine Impulsbrückenanregung bereitstellt, den Fehler durch die Eigenerwärmung des Sensors zu minimieren.

5. Achten Sie auf die Stabilität des Brückenergänzungswiderstandes

Egal, ob es sich um einen Ermüdungstest oder eine Anwendung zur Überwachung des Strukturzustands handelt, eine Dehnungsmesskampagne kann über mehrere Wochen bis hin zu mehreren Monaten laufen. Oft bei Tag und Nacht. Schwankungen der Umgebungstemperatur gehören zu den häufigsten Ursachen für Messfehler bei der Verwendung einer Viertelbrückenschaltung. Da der aktive Dehnungsmessstreifen und der passive Brückenergänzungswiderstand in Reihe geschaltet sind, wirkt sich die Widerstandsdrift direkt auf die Messgenauigkeit aus. Eine temperaturbedingte Widerstandsänderung von nur 0,1 % kann zu einer Dehnung von 500 µm/m führen. Der Temperaturkoeffizient des Widerstands, oder TCR, ist einer der führenden Parameter zur Charakterisierung der Stabilität eines Brückenergänzungswiderstands. Der TCR definiert die Änderung des Widerstands in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur. Die typische Art den TCR auszudrücken, ist ppm/K, was für Teile pro Million pro 1-Kelvin-Temperaturänderung steht. Allzu oft werden Widerstände mit einem hohen TCR verwendet, um Kosten zu sparen, was zu unerwünschten Fehlern führt oder Sie dazu zwingt, komplexe Temperaturkorrekturkurven zu programmieren. Sie wollen vermeiden, dass Ihre Dehnungsmessung zu einer Temperaturmessung wird!

6. Vermeiden Sie Messfehler bei langen Kabelwegen

Lange Kabelwege sind manchmal unvermeidlich. Der Widerstand der Zuleitungsdrähte, die einen Dehnungsmessstreifen mit einer Wheatstone-Brücke verbinden, dämpft den Brückenausgang oder “desensibilisiert” den Messstreifen. Da die Dämpfung eine Funktion der Länge der Brückendrähte ist, hat sie mit zunehmender Kabellänge einen größeren Effekt. Bei herkömmlichen DMS-Verstärkern muss vor Beginn der Messung ein manueller Shunt-Kalibrierungsprozess durchgeführt werden. Der Shunt-Kalibrierungsprozess bestimmt den Leitungsdrahtwiderstand und den anschließenden Korrekturfaktor. Obwohl diese Methode weit verbreitet ist, kompensiert sie nicht die Änderungen des Leitungswiderstands während der eigentlichen Messung, z. B. aufgrund von Schwankungen der Umgebungstemperatur. Eine bewährte Methode zur kontinuierlichen Korrektur des Zuleitungswiderstandes ist die ratiometrische Abtastung des internen Brückenergänzungswiderstandes, die Messfehler aufgrund des Zuleitungswiderstandes automatisch korrigiert – sogar während der Messung selbst. Eine manuelle Shunt-Kalibrierung ist nicht erforderlich, so dass auch Bedienungsfehler ausgeschlossen sind.

7. Rauschunterdrückung mit Trägerfrequenztechnik

Gibt es in der Nähe Ihrer Einrichtung Störgeräusche, vielleicht sogar einen Drehstrommotor? Dies sind bedeutende Quellen für elektrisches Rauschen bei der Messung von Niederspannungssignalen wie Dehnungsmessstreifen oder dehnungsbasierten Sensoren. Dehnungsmessstreifen-Messungen sind mit Rauschen und einer Offset-Drift behaftet, die mit zunehmender Dauer der Messung steigt. Trägerfrequenzverstärker bieten in diesen Szenarien zusätzliche Nutzen. Der Vorteil, den sie gegenüber Direktspannungsverstärkern bieten, ist die Eliminierung aller Frequenzen und nachfolgenden Harmonischen außerhalb der Trägerfrequenzbandbreite. Dadurch werden thermoelektrisches Spannungsrauschen, Netzfrequenzen und die Resonanzfrequenzen von Motoren in der Nähe eliminiert. Dies sind alles primäre Rauschsignale, die Messtechniker bei der ersten Nachbearbeitung vor der Analyse aus ihren Datensätzen herausfiltern. Die Eliminierung dieser Signale bei der Erfassung der Daten in Echtzeit verbessert die Qualität der angezeigten Signale während der Messung und verbessert die Signalintegrität, wenn sie für ein Steuersignal verwendet werden.

8. Einsatz von optischen Dehnungsmessstreifen in extremen Umgebungen

Ein optischer Dehnungsmessstreifen oder faseroptischer Dehnungssensor auf Basis eines Fiber-Bragg-Gitters (FBG) bietet eine alternative Methode zur Erfassung hochwertiger Dehnungsmessungen in rauen Umgebungen, die für resistive Dehnungsmessstreifen nicht geeignet sind. Er erkennt Änderungen in der Lichtübertragung, wenn das daran befestigte Objekt eine Belastung erfährt. Das Hauptmerkmal eines optischen Dehnungsmessstreifens ist, dass er weder Elektrizität noch eine Erregerspannung benötigt, um zu funktionieren. Dies macht ihn für den Einsatz in Umgebungen mit hohen elektromagnetischen Störungen geeignet. Optische Dehnungsmessstreifen sind von Natur aus galvanisch isoliert. Also ideal für Dehnungsmessungen an Objekten die unter Hochspannung stehen. Optische Dehnungsmessstreifen bieten langfristige Signalstabilität und Systembeständigkeit. Selbst bei hohen Vibrationsbelastungen sind sie weit weniger anfällig für mechanische Ausfälle. Da optische Sensoren nur eine minimale Signaldämpfung erfahren, bleibt die Integrität der Daten hoch, selbst wenn sich das Datenerfassungssystem mehrere Kilometer entfernt befindet, was optische Sensoren zu einer beliebten Wahl für die Überwachung von Bauwerken und Eisenbahninfrastrukturen macht. Um das Signal eines optischen Dehnungssensors zu messen, benötigen Sie einen optischen Interrogator, der die Wellenlänge des vom optischen Sensor reflektierten Lichts misst und anschließend in verständliche technische Einheiten umwandelt.

Wie können Sie vermeiden, dass Ihre Dehnungsmessung zu einer Temperaturmessung wird? 

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Außerdem erfahren Sie, wie Sie mit der richtigen Trägerfrequenztechnologie das Rauschen reduzieren und Messfehler, die durch lange Sensorkabel entstehen, automatisch kompensieren können.

Wir bieten robuste I/O-Module mit klassenbester Genauigkeit, höchster Stabilität und sehr geringem Rauschen und Langzeitdrift für all diese Messungen. Was meinen wir mit klassenbester Genauigkeit? Hier sind drei Beispiele: 

• Die Messgenauigkeit für unser A105 I/O-Modul mit 4 Kanälen für RTD-Messungen beträgt 0,05 K bei einer Auflösung von 100 µK.
• Unser I/O-Modul A108 bietet 8 Kanäle zur Spannungs- oder Strommessung und hat eine Messabweichung von +/-2 mV bei einem Eingangsbereich von +/-10V mit einer Auflösung von 1,5µV.
• Unser I/O-Modul A116 mit 8 Eingängen für Viertel-, Halb- und Vollbrücken-DMS-Schaltungen hat eine Messgenauigkeit von 0,05 %.

In unseren Dattenblättern finden Sie die Fakten zu unseren anderen I/O-Modulen.

Die I/O-Module der Q.series X-Reihe bieten eine Reihe von vorkonfigurierten Funktionen zur Signalkonditionierung. Die Programmierung von Filtern, Linearisierungskurven oder Funktionen zur Sensorskalierung entfällt. Mit der Konfigurationssoftware GI.benchrfolgt die gesamte Konfiguration per Mausklick und auch arithmetische Funktionen wie RMS, Min., Max. und Mittelwert werden ohne Programmierung eingestellt. Angenommen, Sie wählen ein Modul mit zusätzlichen digitalen Ausgängen. In diesem Fall können Sie einen Alarmausgang auslösen, indem Sie einen Schwellenwert direkt am I/O-Modul und unabhängig von jeder Interaktion mit dem Master-Stack definieren.

Aber das ist nicht alles, was Sie mit der Hardware tun können. Wenn Sie sich für die Q.station X EC mit ihrer EtherCAT-Slave-Schnittstelle entscheiden, können Sie parallel zur Kommunikation mit dem EtherCAT-Netzwerk auch von erweiterten Datenerfassungsfunktionen profitieren. Sie können bis zu 20 unabhängige, getriggerte oder kontinuierliche Datenlogger für die Datenspeicherung konfigurieren. Die Abtastraten sind dabei höher, als es jeder Master-Stack jemals könnte. Weiterhin stehen arithmetische Funktionen zur Signalauswertung zur Verfügung, z. B. Spektralbandanalyse mit dem eingebauten FFT-Prozessor oder mathematische Funktionen zur Merkmalsextraktion. Diese arithmetischen Größen können zusätzlich zu den Messwerten an den EtherCAT-Master übertragen werden.

Vorteile mit unserer DAQ Plattform Vorgefertigte

• Vorgefertigte Datenerfassungsfunktionalität
• Sofort einsatzbereite Signalkonditionierung
• Arithmetische Funktionen
• Linearisierungen und Skalierung
• Automatische Messbereichsumschaltung
• Signal Filterung
• Alarmauslösung
• 3-Wege 500 VDC galvanische Isolierung

Gut zu wissen:

Beckhoffs TwinCAT ist nicht der einzige EtherCAT-Master, der unsere Module der Q.series X unterstützt. Alle unsere Messmodule sind vollständig konform mit der EtherCAT-Slave-Spezifikation der EtherCAT Technology Group (ETG, https://www.ethercat.org). Unsere Messmodule lassen sich mit jedem EtherCAT-Master-Stack verbinden, der der ETG-Spezifikation folgt. Und um die Integration mit Ihrem Master-Stack so einfach wie das ABC zu machen, bieten wir Ihnen verschiedene Möglichkeiten, unsere Messmodule in Ihrem EtherCAT-Master einzurichten:

• EtherCAT-Slave-Informationsdatei (ESI): Mit unserer Messsoftware GI.bench können Sie die Messmodule konfigurieren und eine ESI-Datei exportieren, eine XML-Datei, die von vielen EtherCAT-Master-Stacks verwendet wird, um die Slave-Geräte zu konfigurieren und eine Netzwerkbeschreibungsdatei zu erzeugen.

• CoE-Online-Scan: Der dynamische Austausch von Konfigurationseinstellungen zwischen den Slave-Modulen und dem EtherCAT-Master mittels CAN Application Protocol over EtherCAT (CoE). Diese Funktion wird von den moderneren EtherCAT-Mastern unterstützt und bietet mehr Flexibilität. 

• Direkte EtherCAT-Master-Schnittstelle: Unsere GI.bench-Software bietet die einzigartige Möglichkeit, sich mit mehreren EtherCAT-Master-Stacks zu verbinden, um die Messmodule direkt über File Access over EtherCAT (FoE) zu konfigurieren. Diese herausragende Funktionalität ist für TwinCAT und den EC-Master-Stack von Acontis sowie den KPA-Master von koenig-pa verfügbar.

Das neue VI von Gantner Instruments, das alle Q.controller-Produktgruppen abdeckt, wurde in Übereinstimmung mit den NI-Styleguides implementiert. Die Bibliothek enthält umfangreiche Anwendungsbeispiele und Dokumentation.

Der Vorteil liegt auf der Hand: die neuen VI’s ermöglichen eine schnelle und unkomplizierte Integration der hochgenauen Messdaten von Gantner Instruments in LabVIEW.

Download

Sie können die neuen LabVIEW VI’s  direkt über unsere Website herunterladen.

Wir freuen uns daher, Ihnen die GI.bench 1.7 zu präsentieren.

Wir sind der festen Überzeugung, dass Datenerfassungssoftware Spaß machen sollte. In diesem Sinne haben wir die Benutzeroberfläche aufpoliert, um das Aussehen und die Bedienung zu verbessern. Die Daten-Dashboards sind jetzt noch intuitiver und noch einfacher zu bedienen. Darüber hinaus haben wir einige herausragende Verbesserungen unter der Haube vorgenommen, um die Software beim Einrichten von Datenerfassungsprojekten mit hoher Kanalanzahl schneller zu machen. 

Die Vorteile der GI.bench, die Sie nicht verpassen dürfen:

• Schnellere Systemkonfiguration mit nur wenigen Klicks.
  Mit der verbesserten Lesefunktion scannt die Software Ihr Netzwerk und der ausgewählte Controller wird automatisch eingelesen. Sie können mehrere Kanäle gleichzeitig auswählen, diese auf Ihren jeweiligen Signaltyp und Ihre Skalierung ändern oder vordefinierte Sensoren aus unserer Sensordatenbank auswählen. Mit nur wenigen Klicks ist Ihre Kanalkonfiguration abgeschlossen und bereit zur Anzeige in Ihrem Browser.
• Reduzierung der Einrichtungszeit von Datenerfassungsprojekten mit großer Kanalanzahl
  Wir haben die Funktion hinzugefügt, Einstellungen von I/O-Modulen und einzelnen Variablen zu kopieren und einzufügen. Es ist jetzt auch möglich, die Projektkonfiguration mittels CSV-Dateiformat zu importieren und zu exportieren. Damit können sie einfach mit Excel, Python oder mit einer anderen Bearbeitungssoftware eines Drittanbieters verwendet werden.
• Es ist unglaublich simpel Ihre Messsignale zu erfassen, speichern und zu visualisieren.
  Noch nie war es einfacher, Daten mit unterschiedlichen Abtastfrequenzen in einer einzigen Datei zu speichern. Daten von verschiedenen Controllern oder mit unterschiedlichen Abtastfrequenzen können zur Speicherung in einem neuen Datenstrom kombiniert werden. Auch die Integration von Drittsystemen ist möglich, indem die „Enhanced Stream“-Einstellungen von GI.bench verwendet werden.
• Datenvisualisierung und -speicherung nach Bedarf.
  Mit nur einem Klick können Sie alle Signale in einer Liste mit numerischem Wert, Balkendiagramm und Fehleranzeige darstellen. Auch die Visualisierung über das “Quick View”-Diagramm und die Speicherung der Signale auf der lokalen Festplatte ist nur einen Klick entfernt.
• Zusammen mit dem ansprechenden Design haben wir einen Basic- und einen Expertenmodus implementiert.
  Mit diesem “Weniger ist mehr”-Ansatz vermeiden wir eine Überlastung der Benutzeroberfläche mit Einstellungen, die für Ihre tägliche Arbeit möglicherweise nicht nötig sind
• Wir haben unsere Funktionen mit großartigen Diagrammen und Elementen zur Datenvisualisierung erweitert.
  Neue Designwerkzeuge und Vorlagen erleichtern Ihnen die Erstellung visuell beeindruckender Daten-Dashboards. Darüber hinaus ist es jetzt möglich, die Daten aus Ihrem Diagramm in branchenübliche Dateiformate wie CSV, UDBF, FAMOS und MDF zu exportieren.
• Wir haben für Sie erweiterte Datenströme („enhanced data streams“) für die automatische Datenvorverarbeitung auf dem PC eingeführt.
  Erstellen Sie projektspezifische virtuelle Variablen zur Vorverarbeitung Ihrer Messdaten direkt in der GI.bench. Die virtuellen Variablen werden mit einer Bibliothek an arithmetischen Funktionen, erweiterten Filteroptionen (Tief-, Hoch- und Bandpass) und Signalintegration (z.B. zur Umwandlung von Beschleunigungsdaten in Schwinggeschwindigkeit) geliefert.
• Die PC-basierte Datenerfassung wird jetzt noch komfortabler.
  Mit neuen interaktiven Schaltflächen zum Starten und Stoppen von Datenloggern. Die Schaltflächen sind direkt von der Symbolleiste aus verfügbar, so dass Sie Ihre Datenlogger steuern können, während Sie mit Ihren Dashboards arbeiten.
• Es ist jetzt möglich die FFT-Diagramme für Ihre gespeicherten Daten direkt in Ihrem Daten-Dashboard anzuzeigen.
  Historische Logdatei-Daten können mit Live-Messdaten im gleichen Dashboard kombiniert werden.
• Wir unterstützen Sie als Systemintegrator
  Um Ihnen die Arbeit zu erleichtern, haben wir die Möglichkeit hinzugefügt, CAN-DBC-Dateien und EtherCAT SSlave Information (ESI)-Dateien direkt von der GI.bench-Benutzeroberfläche aus zu erstellen. Auch die Modbus-Konfiguration ist jetzt benutzerfreundlicher.
• Für Ihre fortgeschrittenen Steuerungs- und Automatisierungsaufgaben
  haben wir die Anzahl der vorgefertigten test.con-Anwendungen erweitert, die direkt für die Verwendung in GI.bench verfügbar sind – einschließlich mehrerer Funktionsgeneratoren und eines PID-Regelkreises. Machen Sie sich keine Sorgen falls für Ihre Anwendung keine App zur Verfügung steht. Sie können ganz einfach Ihre eigene test.con-App erstellen!
• Eine klare Benutzeroberfläche braucht keine Erklärung.
  Dennoch sind für einige Experten-Einstellungen Hintergrundinformationen erforderlich. Um diese Informationen leicht zugänglich zu machen, haben wir in unser neues Release eine umfangreiche Online-Hilfe integriert.

MOSAiC – Multidisziplinäres driftendes Observatorium zum Studium des arktischen Klimas

Im September 2019 hat der deutsche Forschungseisbrecher Polarstern von Tromsø, Norwegen, aus die Segel gesetzt, um ein Jahr lang durch den Arktischen Ozean zu treiben – gefangen im Eis. Im Meereis stecken zu bleiben, ist normalerweise das Letzte, was Schiffe tun wollen. Der deutsche Eisbrecher wird jedoch ein Jahr lang im arktischen Eis gefangen sein. Dieser Umstand nützen die Polarforscher um den Polarwinter zu untersuchen, während die Polarstern eine unbekannte Reise aufgrund der Meeresströmungen macht.

Das Ziel der MOSAiC-Expedition ist es, die Arktis als Epizentrum der globalen Erwärmung so genau wie möglich zu betrachten und grundlegende Erkenntnisse zu gewinnen, die für ein besseres Verständnis des globalen Klimawandels von entscheidender Bedeutung sind. An der Expedition sind mehr als 70 Forschungseinrichtungen aus 20 Ländern beteiligt. Auf den Spuren von Fridtjof Nansens bahnbrechender Expedition mit seinem hölzernen Segelschiff Fram in den Jahren 1893-1896 wird die MOSAiC-Expedition einen modernen Forschungseisbrecher für ein ganzes Jahr in die Nähe des Nordpols bringen, zum ersten Mal auch im Polarwinter.

An Bord des Polarsterns befindet sich ein Datenerfassungssystem von Gantner Instruments, dass die Belastung des Eises auf die Stahlstruktur des Schiffes misst. Die Messdaten erlauben ein besseres Verständnis über den Eiswiderstand um damit zukünftige Eisbrecher weiter zu verbessern.

Die Belastungen im Eis besser verstehen 

Selbst für den zuverlässige Polarstern und ihre sehr erfahrene Besatzung stellt die MOSAiC-Expedition eine große Herausforderung dar. Das Vorhandensein von Meereis ist der Hauptfaktor, der solche Expeditionen in der Arktis behindert. Meereis ist ein komplexes Material und verursacht einen hohen Druck im Kontakt mit den Schiffen. Forscher des Instituts für Schiffsstrukturdesign und -analyse der Technischen Universität Hamburg-Harburg (TUHH) nehmen am MOSAiC-Programm teil, um ein besseres Verständnis der Anforderungen an die Eisbeständigkeit zu erhalten, um die strukturelle Auslegung zukünftiger eisbrechender Schiffe zu optimieren.

Innovatives System zur Dehnungsüberwachung

Im Inneren der Polarstern wurde ein Dehnungsüberwachungssystem installiert, das mit einem Datenerfassungssystem aus der der Q.series X von Gantner Instruments arbeitet. Damit können die einwirkenden Belastungen auf die Stahlstruktur des Schiffes im Eis langfristig gemessen werden. Das Messystem erfasst kontinuierlich Daten von 36 Dehnungsmessstreifen, die an der Rumpfstruktur des Eisbrechers installiert sind. Die Scherdehnung wird mit vier aktiven Dehnungsmessstreifen in einer Vollbrückenkonfiguration gemessen, während die lineare Dehnung ebenfalls in einer Vollbrückenkonfiguration gemessen wird, jedoch mit zwei aktiven und zwei passiven Dehnungsmessstreifen zur Temperaturkompensation. Die DMS-Sensoren sind für eine genaue und driftarme Signalkonditionierung an ein Q.bloxx XL A116 I/O Modul angeschlossen. Das Q.bloxx XL A116 verfügt über acht Eingangskanäle für Voll-, Halb- und Viertelbrücken-Dehnungsmessstreifen. Jeder Kanal ist individuell konfigurierbar und verfügt über Signalkonditionierungsfunktionen wie Linearisierung, Filterung, Shunt-Kalibrierung und Leitungsdrahtkompensation.

In-Situ-Messdaten sind extrem wertvoll

Die MOSAiC-Expedition bietet eine einzigartige Gelegenheit, wertvolle Vor-Ort-Daten der eisbedingten Belastung der Schiffsstruktur zu sammeln. Der Schlüssel zur Auswahl der Q.series X war ihre Fähigkeit, eine zuverlässige Langzeit- und eigenständige Datenerfassung durchzuführen, ohne dass ein PC angeschlossen werden muss. Da es keine aktive Datenverbindung von dem Polarstern zur Küste gibt, werden die Daten auf einem USB-Flash-Laufwerk gespeichert und bei jedem Wechsel der Besatzung von Hand an Land transportiert. Der USB Speicher ist an die Q.station X Datenerfassung angeschlossen, der die Daten kontinuierlich auf das Flash-Laufwerk schreibt. Jedes Mal, wenn die Besatzung ein vollständiges USB-Laufwerk austauscht, werden alle Messdaten zwischengespeichert und später auf das neue USB-Laufwerk übertragen. Damit gehen keine Daten verloren. Für weitere Redundanz werden alle Daten parallel auch auf ein zweites USB-Laufwerk geschrieben.

Mit der Q.station X können verschiedenste Techniken zur Datenreduktion angewendet werden. Damit kann die Grösse der Messdaten ohne Informationsverlust reduziert werden. Das Dehnungsüberwachungssystem tastet mit einer Frequenz von 1000 Hz ab, was 1000 Messwerten pro Sekunde entspricht.
Die Daten werden anschliessend mit einer Rate von nur 1 Hz auf das Speichermedium geschrieben und benötigten deshalb nur minimalen Speicherplatz.
Neben der Erfassung des eigentlichen Messwerts werden Mittelwert, Standardabweichung und Minimum- und Maximum-Werte berechnet und ebenfalls gespeichert. Wenn das Überwachungssystem eine plötzliche Änderung der eisinduzierten Last erkennt wird ein ereignisbasiertes Event ausgelöst, um die Dehnungsdaten mit einer höheren Abtastrate aufzuzeichnen. Diese hochauflösenden Daten werden dann zur schnellen und effizienten Analyse in einer separaten Datei gespeichert.

Eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV), die im Inneren des Schranks installiert ist, gewährleistet die Datenkontinuität während eines vorübergehenden Stromausfalls. Im Falle eines anhaltenden Stromausfalls sendet die USV einen Trigger an die Q.station X sollte die Batterie zur Neige gehen. Die Datenaufzeichnung wird dann gestoppt und alle Schreibvorgänge auf die USB-Flash-Laufwerke werden beendet, ohne dass es zu einer Datenverfälschung kommt. Wenn die Stromversorgung wieder hergestellt ist, startet das Überwachungssystem automatisch und fährt mit der Messung an der Stelle fort, an der es aufgehört hat.

Das Dehnungsüberwachungssystem ist nun seit mehreren Monaten in Betrieb. Mit dem ersten Besatzungswechsel wurde ein erster Datensatz erfolgreich an die TUHH in Hamburg übertragen. Die Q.series X hat sich erneut als zuverlässige Lösung für Langzeitüberwachungen bewährt, selbst wenn sie im Eis gefangen ist.

Der aktuelle Kurs der Polarstern kann hier abgerufen werden.

Erfolgsfaktoren  Was sind die entscheidenden Faktoren für den Erfolg dieser 12-monatigen Überwachungsmission?

• Zuverlässige und autonome Datenerfassung an vielen Messstellen
• Intelligente Datenvisualisierung der relevanten Ereignisse
• Einfacher und schneller Datentransfer
• Design und Produktion aus einer Hand mit kürzesten Lieferzeiten

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