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Statische Neigungssensoren

Der Allrounder für statische Applikationen

Diese Art von Neigungssensoren wird überwiegend in statischen bis quasistatischen Applikationen verwendet.
Dazu zählen eine Vielzahl von stehenden Anwendungen wie zum Beispiel die Abstützung eines Scheren-Hubsteigers. Bei solchen Maschinen ist eine hohe statische Genauigkeit gefordert, der Sensor unterliegt jedoch wenigen Vibrationen.
In Applikationen mit höherem Aufkommen von diffusen, externen Beschleunigungen können intern zuschaltbare Softwarefilter verwendet werden um das Signal des Sensors zu glätten.

Digitale Filter sind bei solchen Sensoren in der Regel Durchschnittswerte (moving average filter), was den Nachteil bringt, dass die Werte signifikant stabiler erscheinen, die Reaktionsfähigkeit /-zeit des Sensors jedoch beeinträchtigt wird.
In Härtefällen muss es hier zwangsweise immer ein Kompromiss zwischen Signalstabilität und Reaktionsschnelligkeit geben.

Statische Neigungssensoren JN mit "3 degrees of freedom"

Häufig ist die waagerechte Ausrichtung von Maschinen oder Maschinenteilen eine wichtige Voraussetzung für den sicheren Betrieb. Statisch messende Neigungssensoren dienen beispielsweise zur Winkel- und Lageerfassung an mobilen, stationären Arbeitsmaschinen.

Typische Anwendungen sind die Ausrichtung von Arbeitsbühnen, Nivellierung von Mobilkränen oder Baggern. Im industriellen Umfeld dienen sie z. B. zur automatischen Nachführung von Solarpanelen.

Zusatzfunktionen der statischen Neigungssensoren [JNxxx0]

  • Die verbaute MEMS Messzelle ermöglichst es, alle 3D-Rohdaten der Beschleunigungsmesszelle parallel (bei CANopen und J1939) beziehungsweise sequentiell (bei IO-Link) zu den 2D Neigungswerten bereitzustellen.
  • Berechnete Kennwerte der drei Achsen, wie die Schwinggeschwindigkeit [Vrms] und die Schwingbeschleunigung [aPeak,] können direkt ausgelesen werden.
  • Vordefinierte Filterstufen (z.B. 0,1 -10Hz) und eine Achsenselektierung können eingestellt und je nach Applikation passend ausgewählt werden.
  • Der tieffrequente Erfassungsbereich der Messzellen ermöglicht es,  beispielsweise  Struktur- und Turmschwingungen nach ISO4866 oder eine Maschinenüberwachung, angelehnt an die ISO10816, zu realisieren.
    Typische Applikationen sind Kühl- und Windtürme oder auch Systeme zur Erdbebenerkennung.

Einschränkungen statischer Neigungssensoren

In statischen Anwendungsfällen mit starkem Aufkommen von Stößen und Vibrationen ist es möglich, dass eine reine Softwarefilterung bzw. Dämpfung des Messsignals nicht ausreichend ist.
Zudem ist oftmals auch ein Kompromiss zwischen Signalstabilität und Reaktionsfähigkeit aufgrund des Anwendungsfalles nicht möglich.
Auch können Beschleunigungen von Fahrzeugen im Anfahr- und Bremsmoment starke Auswirkungen auf das Messergebnis haben, da ein statischer Neigungssensor nicht zwischen der wahren Beschleunigung, der Erdanziehungskraft (Referenz) und einer externen Beschleunigung, verursacht durch die oben genannten Einflüsse, unterscheiden kann.
Diese Abweichung ist abhängig von der Stärke der jeweiligen Beschleunigung und der Geschwindigkeit.

Bei solchen Applikationen sind beschleunigungskompensierte (dynamische) Neigungssensoren zu empfehlen, diese basieren auf einer erweiterten Technologie der bisherigen quasistatischen Neigungssensoren.