Messdaten erfassen 5 Tipps, um die passende Hardware für die Datenerfassung zu finden

Das umfangreiche Angebot an Datenerfassungsgeräten erschwert die Auswahl des passenden Geräts für eine Anwendung. Wir geben Ihnen bei der Auswahl der Hardware eine Hilfestellung. Der Beitrag ist nach Unterlagen von National Instruments entstanden.

Anbieter zum Thema

MES Electronic Connect GmbH & Co. KG

TRACO ELECTRONIC GMBH

ISH Ingenieursozietät GmbH

National Instruments Germany GmbH

Im folgenden Beitrag stellen wir Ihnen 5 wichtige Fragen vor, um die passende Hardware für die Datenerfassung zu finden.

• 1. Welche Signale sollen gemessen werden?

• 2. Ist Signalkonditionierung erforderlich?

• 3. Wie schnell müssen Abtastwerte erfasst oder erzeugt werden?

• 4. Wie gering kann die kleinste noch feststellbare Veränderung eines Signals sein?

• 5. In welchem Umfang werden Messfehler von einer Anwendung toleriert?

1. Welche Signale sollen gemessen oder erzeugt werden?

Unterschiedliche Signaltypen müssen auf unterschiedliche Weise gemessen oder erzeugt werden. Ein Sensor oder Wandler ist ein Gerät, das physikalische Phänomene in messbare elektrische Signale wie beispielsweise Spannung oder Strom umwandelt.

Auch ein messbares elektrisches Signal kann an einen Sensor geschickt werden, um ein physikalisches Phänomen zu erzeugen. Aus diesem Grund ist es wichtig, die unterschiedlichen Signaltypen und ihre Eigenschaften zu kennen. Je nach den Signalen innerhalb einer Anwendung kann über das Datenerfassungsgerät entschieden werden. Über welche Funktionen sollten Datenerfassungsgeräte verfügen?

• Analogeingänge messen analoge Signale

• Analogausgänge erzeugen analoge Signale

• Digitalein- und -ausgänge messen und erzeugen digitale Signale

• Counter/Timer zählen digitale Ereignisse oder erzeugen digitale Impulse/Signale

Manche Geräte eignen sich für eine der oben aufgeführten Aufgaben, andere wiederum für alle. So gibt es Datenerfassungsgeräte mit einer festen Anzahl an Kanälen für eine bestimmte Funktion wie Analogein- und -ausgänge, Digitalein- und -ausgänge oder Counter. Besser ist es jedoch, ein Gerät mit mehr als den derzeit benötigten Kanälen zu erwerben, so dass die Kanalanzahl bei Bedarf erhöht werden kann. Ein Gerät, das nur Funktionen für die aktuelle Anwendung bietet, wird sich später schwer an neue Anwendungen anpassen lassen.

Multifunktions-Datenerfassungsgeräte besitzen zwar eine feste Kanalanzahl, bieten aber eine Kombination aus Analogein- und -ausgängen, Digitalein- und -ausgängen sowie Zählern. Sie unterstützen unterschiedliche I/O-Typen, so dass die Möglichkeit besteht, sie für viele verschiedene Anwendungen einzusetzen, für die sich ein Datenerfassungsgerät mit einer festen Funktionalität nicht eignen würde.

Eine weitere Option ist eine modulare Plattform. Sie kann an bestimmte Anforderungen genau angepasst werden. Ein modulares System besteht aus einem Chassis, mit dem Timing und Synchronisation gesteuert werden, sowie aus verschiedenen I/O-Modulen.

Der Vorteil eines modularen Systems liegt darin, dass Module mit spezifischer Funktionalität gewählt werden können und so mehrere Konfigurationen möglich sind. Dank dieser Option lassen sich Module finden, die eine Funktion präziser ausführen als ein Multifunktionsgerät. Ein weiterer Vorteil eines modularen Systems ist die Möglichkeit, die Anzahl an Steckplätzen für das Chassis auswählen zu können. Ein Chassis verfügt zwar über eine festgelegte Anzahl an Steckplätzen, doch können Chassis erworben werden, die für zukünftige Erweiterungen mehr Steckplätze bieten.

2. Ist eine Signalkonditionierung erforderlich?

Ein typisches Datenerfassungsgerät für den universellen Einsatz kann ±5 V oder ±10 V messen oder erzeugen. Manche Sensoren erzeugen Signale, deren direkte Messung mit dieser Art von Datenerfassungsgerät zu schwierig oder zu riskant wäre. Die meisten Sensoren erfordern eine Signalkonditionierung wie Verstärkung oder Filterung, bevor ein Datenerfassungsgerät das Signal effizient und genau messen kann.

So ist beispielsweise für Ausgangssignale eines Thermoelements im mV-Bereich eine Verstärkung nötig, um die Einschränkungen von Analog-Digital-Wandlern (A/D-Wandler) auszuweiten. Thermoelementmessungen profitieren zusätzlich davon, wenn eine Tiefpassfilterung durchgeführt wird, um Rauschen im Hochfrequenzbereich zu entfernen. Signalkonditionierung bietet im Vergleich zu reinen Datenerfassungsgeräten einen entscheidenden Vorteil, da sie sowohl die Leistung als auch die Genauigkeit der Messergebnisse von Datenerfassungssystemen verbessert.

Bei den in Tabelle aufgeführten Sensoren ist ein Einsatz mit Signalkonditionierung denkbar. Sie können um externe Signalkonditionierung ergänzt werden oder es wird ein Datenerfassungsgerät eingesetzt, das bereits über Signalkonditionierung verfügt. Viele Geräte besitzen auch integrierte Anbindungsmöglichkeiten für bestimmte Sensoren, um deren Einbindung zu erleichtern.

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