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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik DMS Messverstärker Verständnisfragen


Autor: Leibniz (Gast)
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Hallo Zusammen,

ich brauche mal eure Hilfe.
Ich muss einen defekten DMS Messverstärker bei uns ersetzten und dafür 
unterschiedliche Angebote einholen.
Leider habe ich mit Messtechnik sonst nichts am Hut und muss mich daher 
einarbeiten. Meine Aufgabe ist es lediglich die passenden Angebote 
einzuholen, der zuständige Ing. ist derzeit im Urlaub und nicht zu 
erreichen.

Bisher lief ein GSV-1H der Firma HBM Darmstadt. Am Einfachsten wäre es 
natürlich das Ding einfach neu zu kaufen. Da die System aber vollständig 
auf Komponenten umgestellt werden sollen, die über den Feldbus 
angeschlossen werden, suche ich ein Pendant aus dem Hause Beckhoff.
Leider werde ich aus den sehr unterschiedlichen Datenblättern nicht 
schlau und kann daher auch keinen Vergleich ziehen, ob ein Dokument 
geeignet ist.

Soweit ich es Verstanden habe beträgt die Verstärkung der DMS Brücke 
derzeit 0,2 mV/V. Diese Angabe konnte ich aber in keinem Datenblatt 
finden.
Wenn ein Messverstärker jetzt 2mV/V hat, kann der dann automatisch auch 
0,2 mV/V?

Bitte entschuldigt die Anfängerfragen. Wenn ich etwas nachreichen soll 
oder mein Problem näher beschreiben sagt bitte bescheid.

Vielen vielen Dank.!!!

: Verschoben durch Moderator
Autor: Wolfgang (Gast)
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Leibniz schrieb:
> Wenn ein Messverstärker jetzt 2mV/V hat, kann der dann automatisch auch
> 0,2 mV/V?

Automatisch bestimmt nicht. Das ist immerhin ein Faktor 10 Unterschied 
in der Verstärkung, i.e. 20dB.

Autor: Leibniz (Gast)
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Und wie kann ich prüfen, ob der Messverstärker das kann?

Autor: Leibniz (Gast)
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Vielen Dank für deine Antwort!
Wie kann ich denn prüfen, ob der Messverstärker das kann?
Ich habe zum Beispiel den 
https://www.beckhoff.de/default.asp?ethercat/el3356.htm ins Auge 
gefasst.
Kann ich damit den GSV1-H ersetzen? Oder wie kann ich das prüfen?

Autor: anyme (Gast)
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Leibniz schrieb:
> Soweit ich es Verstanden habe beträgt die Verstärkung der DMS Brücke
> derzeit 0,2 mV/V. Diese Angabe konnte ich aber in keinem Datenblatt
> finden.
Kann man über internen Jumper einstellen - also nachschauen, welche 
Position derzeit gewählt ist.
https://www.me-systeme.de/product-pdf?product_id=1...

Ansonsten könnte für den Vergleich die Filterfrequenz (250Hz) und der 
Nullabgleich per externem Steuersignal relevant sein.

Autor: Leibniz (Gast)
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Auch dir vielen Dank.
Wenn ich das Datenblatt richtig deute, finde ich dort lediglich die 
folgenden Daten:
Eingangsempfindlichkeit-Stufen 2.0 | 3.5 | 7 | 10 mV/V

Mein Kollege hat mir aber, bevor er in Urlaub ist das folgende 
geschrieben:

...Brückenverstimmung wird  mit dem Faktor 0,2mV/V verstärkt.

Ist das das gleiche wie die Eingangsempfindlichkeit? Habe ich dich 
richtig verstanden. Ist die Messfrequenz das gleiche wie die 
Filterfrequenz?
Mein Kollege hat mir nämlich ferner geschrieben,dass wir mit 25 Hz 
messen.



Geniale Idee das den einzigen Controller der Firma machen zu lassen weil 
alle anderen in Urlaub sind...

Autor: anyme (Gast)
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Leibniz schrieb:
> Eingangsempfindlichkeit-Stufen 2.0 | 3.5 | 7 | 10 mV/V
Nein, das ist die Grundempindlichkeit der lieferbaren Varianten.
GSV-1H 010/250/2 Ausgang -10...10 V, 250 Hz, Eingang ±2 mV/V (Standardtyp)
Mit der Verstärkung 10fach (Position 4) ergeben sich daraus 0.2mV/V.
Also auf das Typenschild achten.

>...Brückenverstimmung wird  mit dem Faktor 0,2mV/V verstärkt.
> Ist das das gleiche wie die Eingangsempfindlichkeit?
Ja.

> Ist die Messfrequenz das gleiche wie die Filterfrequenz?
> Mein Kollege hat mir nämlich ferner geschrieben,dass wir mit 25 Hz
> messen.
Eigentlich sollte die Filterfrequenz niedriger sein (2-10x), als die 
Abtastung erfolgt. Entweder ein Missverständnis oder euer Messsystem 
ändert sich von Haus aus nicht schneller, so dass der Filter nur gegen 
externe Störungen eingesetzt wird.

Autor: Leibniz (Gast)
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Vielen Dank.
Gibt es irgendwelche Indikatoren in den Datenblättern, dass man die 
Eingangsempfindlichkeit noch verändern kann?
Dazu kann ich in den Datenblättern leider nichts finden.
Generell finde ich die Eingangsempfindlichkeit oft gar nicht.
Bei dem https://www.beckhoff.de/default.asp?ethercat/el3356.htm ende ich 
die Angabe Nennkennwert. Ist die ebenfalls wieder das gleiche?

Vielen Dank, du bist mir eine große Hilfe!

Autor: anyme (Gast)
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Leibniz schrieb:
> Generell finde ich die Eingangsempfindlichkeit oft gar nicht.
> Bei dem https://www.beckhoff.de/default.asp?ethercat/el3356.htm ende ich
Unterstützte Nennkennwerte beliebig, Auflösung des Parameters: 0,01 µV/V
empfohlen: 0,5…4 mV/V
d.h. die Emfindlichkeit kann über Software eingestellt werden - ob man 
unter den emfohlenen Wert von 0.5mV/V gehen kann, hängt von der, für die 
Anwendung notwendigen Genauigkeit ab. Das kann man aber sicher nicht so 
einfach hier im Forum klären.

Ein wesentlicher Unterschied ist auch, dass der HBM die Brückenspeisung 
eingebaut hat, während beim Beckhoff ein zusätzliches Modul erforderlich 
ist (z.B EL9510 für 10V).

Autor: Leibniz (Gast)
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Alles klar. Also sehe ich das richtig, dass es von Beckhoff keinen 
entsprechenden Messverstärker gibt? Außer eben diesen und wenn man ihn 
außerhalb der empfohlenen Spezifikationen betreibt.
Wenn man dann doch nicht auf das Bussystem sonder auf die Analog 
Eingänge wie bei GSV-1H zurückgreift, gibt es dann da kostengünstige 
alternativen?

Autor: anyme (Gast)
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Leibniz schrieb:
> Alles klar. Also sehe ich das richtig, dass es von Beckhoff keinen
> entsprechenden Messverstärker gibt? Außer eben diesen und wenn man ihn
> außerhalb der empfohlenen Spezifikationen betreibt.
Das kann man so nicht sagen. Der HBM hat z.B einen Linearitätsfehler von 
0.02%. Hinzu kommen die Toleranzen des derzeitigen A/D-Wandlers.
Der EL3356 hat einen "Messfehler" von 0.01% so dass man einen Betrieb 
mit 0.2mV/V nicht von vorn herein ausschließen kann.
Die im Web zu findenden Angaben sind aber zu dürftig, um eine 
Entscheidung treffen zu können.
http://download.beckhoff.com/download/document/io/...

Du solltest am besten alle Informationen - DMS/Wägezelle, Verstärker und 
A/D-Wandler - und auch die Anforderungen der Applikation zusammenfassen 
und den Beckhoff-Kundendienst bemühen.

> Wenn man dann doch nicht auf das Bussystem sonder auf die Analog
> Eingänge wie bei GSV-1H zurückgreift, gibt es dann da kostengünstige
> alternativen?
Es gibt von dieser Serie reine A/D-Wandler, mit denen der Ausgang des 
GSV ins neue System übernommen werden könnte.
http://download.beckhoff.com/download/document/io/...

Aber auch hier müßte man im Detail nachrechen, ob diese Variante 
tatsächlich besser ist.

Autor: dmsfreak (Gast)
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burster 9243 oder 9236 könnten passen

Autor: Leibniz (Gast)
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Ich habe eine weitere Frage:

Wenn ich statt einer Halbbrückenschaltung mit einer Messverstärkung 0,2 
mV/V
auf eine Vollbrückenschaltung mit 0,5 mV/V mit jeweils Längs und Quer 
Element zurückgreife sind die Objekte dann nahezu gleich gut? Oder hat 
die Halbbrücke noch einen weiteren Vorteil?

Meine Rechnung ist:
Halbbrücke  307,8 µm/m äquivalent zu 0,2 mV/V,
Vollbrücke  384 µm/m entsprechen 0,5 mV/V

Autor: SonicHazard (Gast)
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Nanu?

Leibniz schrieb:
> Bisher lief ein GSV-1H der Firma HBM Darmstadt.

Ohne Zusatz /HB ist das doch ein Verstärker für die Vollbrücke!

Wie schon angemerkt wären die Daten der verwendeten Zelle hilfreich.

Üblich bei Wägezellen sind Werte von 2mV/V bei Nennlast. Das liegt im 
Datenblatt der Beckhoff-Klemme auch im empfohlenen Bereich des 
Nennkennwertes für die Wägezelle (0,5-4 mV/V).

Ich sehe bei dem derzeitigen Informationsstand noch keine Bedenken zum 
Einsatz der ausgesuchten Beckhoff-Klemme!

Autor: Leibniz (Gast)
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Der Messverstärker ist von ME Systems, Schande über mein Haupt
Die DMS  sind von HBM K-XY31-3/350.
Ist meine Rechnung korrekt, oder habe ich da grobe Fehler drin?

Autor: Leibniz (Gast)
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Die Verschalung ist eine Halbbrücke der Zusatz /HB fehlte in den 
Angaben...

Autor: Georg W. (gaestle)
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Leibniz schrieb:
> HBM K-XY31-3/350

Das ist eine T-Rosette, wahrscheinlich als Halbbrücke verschaltet. 
Grundsätzlich kann sie so an den Messverstärker angeschlossen werden 
oder es werden zwei davon appliziert und zu einer Vollbrücke (bringt das 
doppelte Signal bei der selben mech. Spannung) verschaltet. Falls der 
Messverstärker keine Halbbrückenoption bietet kann die Brückenschaltung 
auch mit einem Spannungsteiler ergänzt werden.

Die Messfrequenz ist wegen möglicher Aliasing-Effekte kritisch. Damit 
ihr euch hier nicht selbst ein dickes Ei ins Nest legt sollte die 
A/D-Wandlung mindestens mit dem 3 bis 4-fachen der analogen Bandbreite 
erfolgen.

Autor: SonicHazard (Gast)
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Ah!
Es werden also Dehnungsmesstreifen eingesetzt und keine fertige 
Wägezelle.
Leider muss man sich bei HBM einloggen um die Daten der DMS anzusehen.
Nein, eine Berechnung von DMS habe ich auch noch nicht gemacht, ich kann 
sie so auch nicht nachvollziehen.
Inwiefern eine Vollbrücke eine größere Ausgangsspannung liefert ist 
natürlich vom Aufbau der Zelle/Anbringen der DMS abhängig. Was ich sagen 
kann ist daß eine Vollbrücke Vorteile im Bereich von Temperaturdrift und 
anderen äußeren Einflüssen hat.

Der Messverstärker ist von ME-Systems? Dann wohl ein baugleicher Typ wie 
der von HBM und doch über eine Standart-Analogkarte ins Beckhoff-System?

Trotzdem ist für mich die Beckhoff-DMS Klemme noch eine Alternative. Man 
braucht halt noch zwei externe Widerstände für die Halbbrücke. Und muss 
eventuell den DMS mit nur 5V versorgen.(EL9505)

Autor: SonicHazard (Gast)
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Da hat wohl Georg die besseren Informationen bezüglich der DMS !

Autor: Georg W. (gaestle)
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SonicHazard schrieb:
> Da hat wohl Georg die besseren Informationen bezüglich der DMS !

Kunststück wenn man den Katalog vor sich liegen hat...

Zur Rechnung: Bei einer Vollbrücke (4 aktive DMS) ergibt sich ein Signal 
von 1 mV/V bei einer Dehnung von knapp 500 µm/m.

5 Volt reichen eigentlich aus. Man könnte diese DMS auch mit 10 V 
betreiben um mehr Signal zu erhalten, aber dann kann die Eigenerwärmung 
wieder zum Problem werden.

Autor: Leibniz (Gast)
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Vielen Dank euch beide für die Antwort.

Meine Überlegungen gehen derzeit in die Richtung 2 der T-Rosetten als 
Vollbrücke zu verschalten und dann auf den Beckhoff mit der geringen 
Verstärkung zurückzugreifen.
Daher meine Rechnung.
Ist diese falsch oder kann man das so abschätzen?
Einmal die Verstärkung des GSV-1H (0,2 mV/V) und einmal mit der 
empfohlenen Verstärkung des El 3359 (0,5 mV/V) aber als Vollbrücke.
Wenn meine Gedanken richtig sind und ich bei der Vollbrücke einen 
doppelt so hohen Brückenfaktor habe sind doch de facto 0,2 mV/V 
Verstärkung bei einer Halbbrücke gleichbedeutend mit einer 0,4 mV/V 
Verstärkung bei einer Vollbrücke, oder?

@Georg: Warum meinst du man muss eventuell die Brücke nur mit 5V 
versorgen? Beckhoff hat doch auch eine 10V Verstärkung im Angebot oder?

Anbei verlinke ich nochmal das Datenblatt. Über die Polnische seite geht 
eshttp://www.hbm.com.pl/pdf/s1264.pdf

Autor: Georg W. (gaestle)
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Leibniz schrieb:
> Warum meinst du man muss eventuell die Brücke nur mit 5V
> versorgen?

Wenn es bisher mit 10V getan hat kannst du dabei bleiben. Aus der Ferne 
sehe ich aber keine Vorteile. Das Messsignal hebt sich stärker vom 
Rauschen (wird vom Messverstärker ja mit verstärkt) ab, da kann bei 
hohen Anforderungen von Vorteil sein, dann hätte man aber auch gleich 
eine Vollbrücke (oder noch mehr DMS) beklebt. Dann muss aber auch der 
Verformungskörper aus einem speziellen Stahl bestehen.

10V war früher mal Standard, allerdings kommt man immer mehr davon ab, 
der Trend geht auch in der Analogelektronik zu geringeren 
Versorgungsspannungen.

Leibniz schrieb:
> Wenn meine Gedanken richtig sind und ich bei der Vollbrücke einen
> doppelt so hohen Brückenfaktor habe sind doch de facto 0,2 mV/V
> Verstärkung bei einer Halbbrücke gleichbedeutend mit einer 0,4 mV/V
> Verstärkung bei einer Vollbrücke, oder?

Ja.

Autor: dmsfreak (Gast)
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Da offensichtlich kein fertiger Aufnehmer zum Einsatz kommt, wäre die 
Frage nach den Dehnungen im aktiven Bereich der DMS noch zu klären, um 
den tatsächlichen Kennwert zu bestimmen.

Es wäre höchst überraschend, wenn bei einer 90° Anordnung der DMS die 
Beträge der Dehnungen gleich wären.

Die Speisespannung der Brücke ist immer ein thermisch - elektrischer 
Kompromiss. Man kann z. B. keinen Miniatur-DMS mit 350 Ohm mit 10 V 
speisen, wenn die Wärmeabfuhr nicht hinreichend gewährleistet wird oder 
die Wärme im Aufnehmer nicht gleichmäßig verteilt wird. Die moderneren 
DC-Verstärker kommen bei verbesserten Eigenschaften der Offsetdrift mit 
niederigeren Eingangssignalen zurecht.

Autor: Leibniz (Gast)
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Hallo DMS Freak,

die Längsdehnung wird gemessen, falls das deine Frage war?
Falls nein: Worauf möchtest du hinaus?

Autor: dmsfreak (Gast)
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Und wie sieht die Querdehnung aus? Wie der Federkörper? 
Biegebalken,einfach, binokular, sonstwie, Stauchkörper, 
Membrankonstruktion,  Scherbalken, Scherbalken als kreisförmige 
Anordnung?

Autor: Leibniz (Gast)
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Hi,
Biegebalken!
Danke

Autor: dmsfreak (Gast)
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Ok, dann ist die Dehnung der quer zur Längsachse orientierten DMS 
deutlich unter 30 % der längs zur Querachse orientierten DMS.

Autor: Leibniz (Gast)
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Wenn ich hier mal frech nachfragen darf:
Was bedeutete das konkret für mich?

Autor: dmsfreak (Gast)
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Dass nur halb soviel Spannung aus der Brücke kommt wie vermutet.

Autor: Leibniz (Gast)
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Wie meinst du das?

Also die Verstärkung der Brücke bleibt gleich?
Verstehe ich es richtig, dass du die Speisespannung ansprichst?
Also ich entsprechend höher speisen muss um ein entsprechendes Signal zu 
erhalten?

Autor: dmsfreak (Gast)
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Rechne einfach mal die Dehnungen auf der Oberfläche des Biegelbalkens in 
Längs- und Querrichtung aus und du wirst verstehen.

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