Sensor + Test 2013: Das erwartet Sie auf dem Messehighlight des Frühlings

Die 20. internationale Fachmesse für Sensorik, Mess- und Prüftechnik, die Sensor + Test, findet vom 14. bis 16. Mai 2013 auf dem Gelände der Messe Nürnberg statt. Für Entwickler, Konstrukteure quer durch alle Branchen - und fachspezifisch ausgerichtete Studenten der Ingenieur- und Naturwissenschaften - ist die Sensor + Test ein Muss, denn ohne aktuelle Sensorik und Messtechnik lassen sich Geräte, Maschinen, Systeme und Prozesse nicht nach dem Stand der Technik gestalten und mit Blick auf zukünftige Innovationen weiterentwickeln. Der AMA Fachverband für Sensorik e.V. und die AMA Service GmbH als Veranstalter rechnen mit über 550 Ausstellern und rund 8.000 Besuchern. Wir verraten Ihnen, was Sie dieses Jahr auf der Messe erwartet.

Schwerpunkt 2013: Regenerative Energie

Die zunehmende Erzeugung von Energie aus nachhaltigen Quellen bringt auch eine Vielzahl neuer Forderungen an die einzusetzende Sensorik, Mess- und Prüftechnik mit sich. Ob Windparks auf hoher See, Solarkraftwerke im Wüstensand oder Biogasanlagen in der Nachbarschaft: Immer mehr Anlagen verteilen sich auf einer immer größere Fläche. Zukünftig wird die Bedeutung intelligenter Mess- und Überwachungstechnologien in einem dezentralen Gesamtkonzept der Energieerzeugung erheblich wachsen. Mit diesen Perspektiven haben Ausstellerbeirat und Vorstand des AMA Fachverbandes für Sensorik e.V. das Thema „Regenerative Energie" als Schwerpunkt für die Sensor + Test 2013 in den Vordergrund gestellt. Die Aussteller werden nicht nur auf den Messeständen den neuesten Stand ihrer vielfältigen Entwicklungen besonders unter diesem Aspekt vorstellen. Auch das Vortragsprogramm widmet sich am ersten Messetag (Dienstag, 14. Mai) in Halle 12 gezielt diesem Themenschwerpunkt.

Auf einem speziellen Sonderforum „Regenerative Energie", das Unternehmen und Institutionen mit innovativen Anwendungen, Produkten, Technologien oder Dienstleistungen zu diesem Thema offen steht, können sich die Fachbesucher der Sensor + Test gezielt über den Stand der Technik und Ideen für die Zukunft informieren.

Die einzelnen Themen

Mit ganz unterschiedlichen Anwendungen gehört die Messung von Weg, Abstand, Position, Winkel, Neigung, Lage usw.

zu den häufigsten Aufgaben. Entsprechende Sensoren finden sich heute in Smartphones ebenso wie in Werkzeugmaschinen, Kranfahrzeugen oder Robotern. Auf der Sensor + Test stellt eine Reihe von Ausstellern Produkte mit unterschiedlichsten Sensorprinzipien und Bauformen vor. Das Angebot reicht von extrem kleinen, mehrachsigen micro-electro-mechanical Systems (MEMS) bis zu desintegrierten Geber/Nehmer-Systemen z. B. für die Wellen von Windkraftwerken.

Lage

Ein 2-achsiger Neigungssensor mit Messbereichen von ±25° bis ±90° wurde in ein Kunststoffgehäuse gepackt, das nicht nur nach IP67 klassifiziert ist sondern auch noch resistent gegen Öl, Kraftstoffe oder Schmiermittel. Messabweichungen über den gesamten Einsatzbereich von -40 °C bis +85 °C liegen unter 0,5 % - und das bei Messraten bis zu 100 Hz. Neben industriellen Anwendungen gehören Baumaschinen und mobile Arbeitsplattformen zu den Zielapplikationen für diesen Sensor. Grundlage des Systems ist ein schockresistenter 3-achsiger Beschleunigungssensor in MEMS-Technologie. , Ein chinesisches Unternehmen aus Wuxi präsentiert in Nürnberg einen Inertial-Sensor aus MEMS-Massenfertigung, angereichert zu einem AHRS-Messsystem (Attitude Heading Reference System), das die 3D-Orientierung einer Plattform mit weiteren Referenzsensoren hochgenau berechnet. Das Know-how liegt u.a. in den sehr speziellen Algorithmen. Zur Integration in übergeordnete Systeme stehen vielfältige Schnittstellen zur Verfügung. Zielapplikationen liegen hier im Fahrzeugbau, der Luft- und Raumfahrt, aber auch in der Erfassung von Bewegungen im Zusammenhang mit Spiele-Konsolen. Ebenfalls aus China, aber aus Shanghai, kommt ein hochpräziser Neigungssensor mit ±0,01° Genauigkeit und einstellbarer Dämpfung zur Unterdrückung von Vibrationseinflüssen. Bei der Fertigung kommt ein patentiertes automatisches Prüfverfahren zum Einsatz, das eine Vielzahl von Parametern wie Linearisierung, Temperaturkompensation oder Ausrichtungs- und Übersprechfehler ermittelt. Typische Anwendungen sind die Stabilisierung von Plattformen, Führung von Bohrmaschinen oder Kontrolle der Tanklage. Ein weiterer MEMS-IC misst das Magnetfeld entlang der drei Raumachsen mit einer Genauigkeit von ±2 %. Mit einem Ruhestromverbrauch von 100 µA ist er für elektronische Kompasse, Spiele-Konsolen oder Positionssensoren gedacht.

Weg, Füllstand

Auffällig ist in diesem Jahr die Vielzahl der Anbieter von magnetischen Weg-/Positionssensoren. So wurden z.B. magnetoresistive (AMR)-Sensoren, ein A/D-Wandler und ein Signalprozessor zu einem inkrementellen Positionsgeber mit einer Auflösung von bis zu 13 bit integriert. Damit können entlang von Magnetpolstreifen sowohl rotative als auch lineare Positionen erfasst werden. Die robuste Anordnung ist für raue Bedingungen zur Steuerung von Antrieben in Werkzeugmaschinen usw. vorgesehen.

Aus Slowenien kommt ein absolut messendes magnetisches System, das zur Motorsteuerung, Positions- und Geschwindigkeitsüberwachung zum Einsatz kommt. Es arbeitet mit zwei Magnetspuren: einer Inkrementalspur mit 2 mm langen Polen und mit einer parallelen Absolutspur, auf der ein Absolutcode mit 13 bit Länge eingeschrieben ist. Die Reaktionszeiten sind für hochdynamische Regelkreise ausgelegt. Das inkremental messende System desselben Herstellers nutzt ein selbstklebendes magnetisches Maßband und erlaubt bei einer Ortsauflösung von 10 µm Verfahrgeschwindigkeiten von bis zu 40 m/s.

Ein englisches Unternehmen propagiert u.a. einen berührungslosen, induktiven kleinen Positionssensor mit hoher Auflösung, der z.B. für Roboter, Handhabungsmaschinen oder andere sehr spezielle, schmutzige oder staubige Anwendungen gedacht ist. Mit 12 bit Auflösung und Abtastraten von bis zu 15 kHz werden sehr dynamische Bewegungen unterstützt. Der lineare Messbereich ist auf ±10 mm begrenzt. Ebenfalls für raue, schmutzbelastete Umgebungen kommt ein Magnetbandsensor aus der Schweiz. Bei einer Auflösung von bis zu 0,01 mm kann der Luftspalt zwischen Sensor und Magnetband bis zu 2 mm betragen. Typische Einsatzfelder: Motor-Rückmeldesysteme oder Handhabungsmaschinen. Besonders für Kurzhubantriebe an Orten, die mit starken Schwingungen oder Rütteln belastet sind, stellt derselbe Anbieter einen linearen Hall-Sensor vor, der Wege bis 10 mm mit einer absoluten Linearität von ±0,016 mm kontrollieren kann. Der Sensor kommt im Sinne eines Messtasters oder Endschalters zum Einsatz.

Chinesische Hersteller zeigen auf der Sensor + Test jetzt auch magnetostriktive Positionssensoren. Messbereiche von 25 mm bis 7,6 m werden mit einer Wiederholgenauigkeit von <±0,001 %FS erfasst und mit einer Auflösung von 16 bit in prozessübliche analoge Ausgangssignale gewandelt. Mit seiner breiten Produktpalette an potentiometrischen Wegsensoren, Seilzugwegaufnehmern, induktiven und magnetostriktiven Aufnehmern bietet ein türkischer Hersteller nach eigenen Angaben günstige Lösungen für die meisten Weg-, Positions- und Füllstandmessungen. Wobei zur Füllstandmessung auch gern Drucktransmitter eingesetzt werden, von denen es auf der Sensor + Test wohl das größte Angebot an einem Ort in ganz Europa geben dürfte. Hier finden die Messebesucher auch diverse induktive Messtaster mit Messeinsätzen aus Hartmetall und nach DIN bestückt. Sie können u.a. mittels externer, programmierbarer Signalverarbeitung an vielfältige Messaufgaben angepasst werden.

Drehgeber

Um Winkel von bis zu 360° relativ zu einem externen Magneten messen zu können, stehen auf der Sensor + Test z.B. AMR-Sensoren mit integriertem Signalprozessor für programmierbare Winkelauflösungen bis 13 bit zur Auswahl. Ein Schlafmodus mit Aufwachfunktion erschließt dem Chip auch batteriegespeiste Anwendungen.

In ganz anderen Dimensionen arbeiten Drehgeber für Windräder. Ein Ring mit magnetischer Kodierung kann mittels Klemmfunktion direkt auf großen Wellendurchmessern von 140 mm bis zu 200 cm montiert werden, während die Abtasteinheit in geringem Abstand neben dem Ring Platz findet. Zur digitalen Signalübertragung über große Entfernungen wurden eigene Formate entwickelt.

Es geht aber auch einige Nummern kleiner: So bietet ein Ring von 49 mm Durchmesser bei einer Auflösung von 17 bit ganze 131.072 Positionen. Zum Einsatz kommt hier ein magnetisches System, das bis zu 10.000 U/Minute mit einer Auflösung von besser 0,1° arbeitet. Für Wellendurchmesser von 30 mm bis 44 mm, wie sie speziell auch in Fahrstühlen vorkommen, werden in Nürnberg Hohlwellen-Drehgeber ohne Glasscheibe vorgestellt, mit hoher Stoß- und Vibrationsfestigkeit und einer Auflösung von bis zu 1.440 Impulsen pro Umdrehung. Auflösungen von insgesamt bis 51 bit erreichen Multiturn-Encoder, die ohne Batterie auskommen. Die Zahl der Umdrehungen wird mittels Wiegand-Effekt detektiert bzw. gespeichert. Auch ist ein magnetisches Abtastprinzip im Einsatz. Drehgeber für den Einsatz an bürstenlosen Elektromotoren kommen aus Slowenien auf die Sensor + Test. Sie liefern neben einem Encoder-Signal auch noch ein Kommutierungssignal für bis zu 8 Pole.

Mechanische Messgrößen

Die Liste der mechanischen Messgrößen reicht von Druck / Differenzdruck, Kraft / Gewicht über mechanische Spannung und Drehmoment bis zu Dichte oder Viskosität. Zu den meisten dieser Messgrößen werden Besucher auf der Sensor + Test auch eine Vielzahl unterschiedlicher Sensoren oder Transmitter finden. Insbesondere für Druckmessungen gibt es keine Fachmesse mit einem weiterreichenden Produkt- und Herstellerspektrum.

Druck

Zur Druckmessung bei Temperaturen bis zu 200 °C setzt ein englischer Hersteller auf Silizium-Dehnmessstreifen, die epitaxial auf einer Saphir-Membran abgeschieden wurden. Dieses Sensorelement wird dann auf der druckbelasteten Membran aufgebracht, die aus einer Titan-Legierung besteht. So entstehen hochgenaue Aufnehmer, die stark überlastbar, sehr korrosionsbeständig, sehr langzeitstabil, elektrisch bestens isoliert und nahezu frei von Hysterese sind. Mit derselben Sensortechnologie stellt das Unternehmen in Nürnberg einen Hochdruckaufnehmer mit Messbereich bis 4000 bar vor, der auch als eigensichere Variante für explosionsgefährdete Bereiche lieferbar ist. Komplett aus Titan sind die Gehäuse von Drucktransmittern zur Messung von Relativdrücken an organischen oder chloridhaltigen Messstoffen. Sie sind gezielt auf die Erfordernisse der Wasser- und Abwasserindustrie abgestimmt.

Ein breites Angebot für die Druckmesstechnik kommt auf der Sensor + Test seit Jahren aus China: Beispielsweise hochgenaue Prozesstransmitter mit analoger 4-20 mA und digitaler RS485-Schnittstelle, die sich per HART-Protokoll parametrieren lassen und Druckbereiche von -0,1 bar bis 100 bar bieten. Für OEM-Anwendungen sind Sensor-Kapseln mit 12,6 mm Durchmesser gedacht. Ausgerüstet mit einer Trennmembran werden sie mit Konstantstrom betrieben und sind für Drücke bis 1.000 bar vorgesehen. Ähnliche Bauformen stehen für Messungen ab 200 mbar mit Titan-Membran, Titan-Gehäuse oder Edelstahlgehäuse zur Verfügung.

Kraft

Haben Sie die Nase voll von Verkabelung? Dann ist Wireless das Stichwort. Dieser Trend zieht sich quer durch die Hallen der Sensor + Test. In diesem Zusammenhang sei zunächst auf ein modulares Kraft- oder Gewichtsmesssystem verwiesen. Insgesamt lassen sich 32 Sensoren auf Distanzen von bis zu 200 m zu einem Netzwerk verbinden und ihre Messdaten über einen 433 MHz-Empfänger dann mit PC und entsprechender Software auswerten. Auch die direkte Weiterleitung z.B. an eine SPS ist möglich. Zur Versorgung der Sensoren hält eine Akkuladung mindestens 1.000 Stunden.

Ein türkischer Hersteller stellt in Nürnberg seine ganze Produktpalette unterschiedlicher Kraftaufnehmer bzw. Wägezellen vor. Typische Anwendungen sind neben Forschung und Entwicklung, Lagertanks, Silos, Ladevorrichtungen oder andere Industrieanlagen. Es sind mit Dehnmessstreifen bestückte Aufnehmer für unterschiedliche Modi lieferbar: Reine Druckkraft, Druck/Zugkraft, Biegung oder auch die Messung von Scherkräften. Entsprechende Messverstärker zur Signalaufbereitung stehen ebenfalls zur Verfügung. Auch wer für kundenspezifische, beratungsintensive Bauformen auf der Sensor + Test einen Gesprächspartner für die Entwicklung von Wägezellen sucht, wird mit Sicherheit fündig.

Drehmoment

Die Erfassung von Drehmomenten ist im Allgemeinen nicht trivial, denn sie erfordert berührungslose Messverfahren oder eine Signalübertragung vom Sensor auf der Welle zur Auswerteeinheit. Statt mit individuellen Dehnmessstreifen zu arbeiten, präsentiert ein Hersteller in Nürnberg einen Torsionssensor, der wie eine Art Briefmarke auf die Welle appliziert wird. Darauf befinden sich nicht nur Dehnmessstreifen, sondern auch ein Signalaufbereitungs- und Telemetrie-Modul, das die Signalübertragung gewährleistet.

Der Erfassung von Andruckkräften mit Matrixsensoren widmen sich auf der Sensor + Test diverse Aussteller. Zur Analyse einer Flächenpressung werden so genannte Druckmessfolien zwischen die Körper gelegt, die bis zu 32x32 (1.024) Kraftsensoren auf Flächen von bis zu 1x2 m² verteilen. Die Auswertung erfolgt im Notebook. In der Medizintechnik, an Pressen, Leiterplatten, Autositzen, Pedalen, Türdichtungen usw. finden sich typische Anwendungen. Zur Feinanalyse der Kraftverteilung auf einer aktiven Fläche von bis zu ca. 130x130 mm² stellt ein Taiwanesischer Hersteller in Nürnberg eine Folie mit 44 Kraftsensoren pro cm² vor. Die großflächigere Variante dient u.a. zur Untersuchung der Auflagefläche von Reifen. Auch aus den USA kommen flexible Kraftsensor-Folien, um z.B. in Fertigungsanlagen Feinjustierungen einfacher ausführen zu können.

Dynamische Messgrößen

Die Sensor + Test ist für Beschleunigungsaufnehmer, Vibrations-, Schwingungs- und Schallanalysesysteme besonders angesagt. Nicht zu vergessen die ganze Vielfalt von Drehzahl- oder Durchflusssensoren. In den letzten Jahren sind einige Anbieter von Gyroskopen in MEMS-Technologie dazu gekommen. Die messen eigentlich Drehraten, werden aber zur Bestimmung der Lage einer Plattform im Raum eingesetzt. Wir ordnen sie hier in die Rubrik dynamische Messgrößen ein.

Zwei separate MEMS-Sensoren (Drehrate und Beschleunigung) hat ein englischer Hersteller in einem teilweise mit Stickstoff gefüllten SMD-Baustein verkapselt. Der Kombisensor erreicht einen Dynamikumfang von 300 °/s (Bandbreite <90 Hz) bzw. 10 g (Bandbreite <190 Hz). Die Empfindlichkeiten sind applikationsbezogen einzustellen. Ein Entwicklungsmodul für die Verfolgung von Bewegungsabläufen in 9 Achsen bringt ein englischer Aussteller mit zur Nürnberger Messe. Es beinhaltet jeweils für 3 Achsen einen Drehratensensor, einen Beschleunigungsaufnehmer und einen geomagnetischen Sensor. Anwendungen werden in Entwicklungen für Augmented Reality oder Spiele-Konsolen gesehen.

Durchfluss

Mengendurchfluss, Massendurchfluss - von Gasen oder von Flüssigkeiten - sind auf der Sensor + Test stets wohlbestückte Produktbereiche.

Ein Schweizer Hersteller wird dort seine neue Durchflusssensor-Familie für Flüssigkeiten im Mikroliter- und Milliliter-Bereich vorstellen. Das patentierte Verfahren ermöglicht einen geraden Strömungskanal, völlig frei von Hindernissen. Mit Messbereichen zwischen 0,0008 ml/s und 5 ml/s wird der Einsatz in der Medizintechnik und pharmazeutischen Industrie erwartet. Sowohl bei der Beatmung oder Anästhesie in Krankenhäusern als auch zur Steuerung von Brennern lassen sich bidirektional arbeitende Massendurchflussmesser mit Messbereichen bis 200 slm einsetzen, die mit einem Wärmefluss-Sensorelement arbeiten. Mit einem magnetisch-induktiven Verfahren arbeiten universell einsetzbare Durchflussmesser für Fließgeschwindigkeiten bis 10 m/s an Rohrdurchmessern bis DN400. Diverse Funktionen sind über einen Digitaleingang von außen steuerbar, was die Flexibilität im Prozesseinsatz wesentlich erhöht. Derselbe Hersteller wird in Nürnberg ein individuell anpassbares Messsystem vorstellen, das u.a. die Signale von zwei Durchflussmessern verarbeiten kann und z.B. in der Wasseraufbereitung oder Lebensmittelproduktion einsetzbar ist.

Thermische Größen

In diesem Jahr werden auf der Sensor + Test zwei der weltweit bedeutendsten Hersteller von Platin-Widerstandstemperatursensoren aus Deutschland ausstellen und einer der bedeutendsten Hersteller von NTCs aus China - begleitet von vielen anderen Anbietern für Spezialitäten der Temperaturmesstechnik. In Größe und Vielfalt scheint der Markt für Temperatursensoren unendlich - und genau deshalb ist es sehr wahrscheinlich, dass Besucher genau hier auf der Sensor + Test fündig werden.

Aus der Schweiz kommen Sensoren zur Platinenbestückung, die eine Fläche von 3x3 mm² benötigen, zwischen 5 °C und 60 °C mit einer Genauigkeit von ±0,22 K messen und mit einer I2C-Schnittstelle ausgestattet sind. Ein ähnlicher Baustein benötigt 4x4 mm², arbeitet mit einem 24 bit A/D-Wandler und liefert seine Daten über eine I2C oder SPI-Schnittstelle aus, mit ±0,1 K Genauigkeit für Temperaturen zwischen -5 °C und +50 °C. Platin-Chip-Temperatursensoren werden in einer kostengünstigeren Variante mit Nickelanschlussdrähten vorgestellt und sollen Märkte vom Fahrzeugbau bis zur Weißen Ware leichter erreichen.

Optische Temperaturmessverfahren

In der Stahlherstellung und allgemein in der Prozessindustrie sind schon lange berührungslose, optische Temperaturmessverfahren im Einsatz. Auch zu diesem Thema lohnt sich ein Gang über die Sensor + Test, wo traditionell eine Reihe von Anbietern den aktuellen Stand der Technik präsentiert. Beispielsweise ein schmalbandig auf die Wellenlänge 400 nm ausgelegtes UV-Pyrometer, mit dem bei der Herstellung von LEDs die Temperatur direkt auf der Wafer-Oberfläche und - zusammen mit einem integrierten Laser-Reflektometer - die Schichtdicke und Wachstumsrate einer Gallium-Nitrid-Schicht während der epitaxialen Abscheidung gemessen werden kann. Unter den vielen Anbietern von IR-Thermometern soll hier ein chinesischer Aussteller genannt werden, dessen Produkte für Messbereiche zwischen 0...300 °C und 0...800 °C bei einer Messgenauigkeit von ca. 2 % einsetzbar sind und sowohl analoge als auch digitale (RS485) Ausgangssignale liefern. Für prozessnahe Montage stehen wassergekühlte Gehäuse zur Verfügung.

Klimatische Größen

In diesem Abschnitt geht es vorrangig um Feuchte in Gasen. Auf der Sensor + Test sind natürlich auch Sensoren für Raucherkennung, Barometrischen Luftdruck oder z.B. Solarstrahlung zu finden.

Fangen wir aber zunächst mit einer kompletten Wetterstation an. Ein US-amerikanischer Hersteller hat Messfühler für die wichtigsten Parameter zusammen gepackt: Lufttemperatur, barometrischer Luftdruck und Windgeschwindigkeit bzw. Windrichtung - letzteres gemessen per Ultraschall. Mit der GPS-Option kann bei Einsätzen auf Schiffen rechnerisch die wahre Windgeschwindigkeit ermittelt werden. Die Messwerte stehen in digitaler Form via RS232/422-Schnittstelle oder per CAN-Bus zur Verfügung. Zur hochgenauen Messung der Luftfeuchtigkeit arbeiten Psychrometergeber mit zwei Pt100-Temperaturfühlern, die eine Auflösung von 0,001 K zulassen. Kalibrierkurven sind im Steckverbinder abgelegt und werden vom anzuschließenden Anzeigegerät ausgewertet. In diesem Gerät befindet sich auch ein Sensor für den barometrischen Luftdruck, dessen Werte dann in Berechnungen für relative Feuchte, Taupunkttemperatur, absolute Feuchte, Dampfdruck oder Enthalpie einfließen.

Optische Sensoren / Schallmessungen

Das Angebot an optischen Sensoren ist auf der Sensor + Test nicht nur dann besonders groß, wenn zeitgleich die Kongresse OPTO und IRS² stattfinden, die sich u.a. mit neusten Forschungsergebnissen im Bereich der optischen und infrarot-optischen Messtechnik befassen. Sie belegen aber zusätzlich die Bedeutung der optischen Sensorik für die Sensorik im Allgemeinen. Die Anwendungsgebiete optischer Sensoren sind sehr groß: Gas- und Partikelmesstechnik, Fluoreszenz- und Analysenmesstechnik, Spektroskopie, Temperaturmessung, Bewegungsmelder, hochauflösende Positioniersysteme usw. Zu den wichtigsten Parametern zählt neben der Empfindlichkeit immer das Signal/Rausch-Verhältnis.

Für viele Anwendungen in der Medizintechnik und Bioanalytik werden hochempfindliche UV-Detektoren benötigt. Auf der Sensor + Test werden nach Herstellerangaben einzigartige Avalanche-Photodioden mit aktiven Flächen von 0,5...3,0 mm Durchmesser vorgestellt, die für Wellenlängen ab 250 nm optimiert sind. Photodioden aus SiC sind blind für Sonnenlicht und wurden für die Wellenlänge 270 nm optimiert. Mit einer aktiven Fläche von bis zu 5 mm² werden sie u.a. für Tracking-Anwendungen eingesetzt. Als Messmodule auf der optischen Bank sind auf der Sensor + Test GaP-Photodioden (190 - 570 nm), Si-Photodioden (200-1050 nm) und InGaAsPIN-Photodioden (800-2200 nm) mit entsprechenden Stromverstärkern zu finden. Für den Infrarot-Teil des Spektrums werden kostengünstige Produktlinien von Thermopile-Infrarot-Detektoren vorgestellt, die in den Bereichen Gasanalyse, Prozesskontrolle oder Sicherheit zum Einsatz kommen. Und schließlich werden auch Nutzer von Photomultipliern interessante Neuigkeiten finden.

Schallmessungen

Entsprechend dem Motto der diesjährigen Sensor + Test wird ein Aussteller spezielle Schallmessgeräte für Windkraftanlagen vorstellen. Er verweist u.a. auf Untersuchungen, die mit diesen Geräten auf einem Testgelände in Gangwon, Südkorea, durchgeführt wurden. Dabei geht es um Schallleistungspegel, Pegel innerhalb des Terzbandes und die Tonalität. Zur Ermittlung der Lärmexposition von Personen nach IEC 61252:2003 wurde ein Lärm-Dosimeter entwickelt. Das Gerät zeichnet den Schallpegel kontinuierlich direkt am Körper auf, ohne die Beschäftigten bei ihrer Arbeit zu stören. Mit einem speziellen Lesegerät und entsprechender Software können die Werte dann ermittelt werden.

Für Schall- und Schwingungsmessungen wird in Nürnberg ein modularer Datenrekorder und Signal-Analysator vorgestellt, der mit einer Akkulaufzeit von ca. 10 Stunden ohne Festplatte oder Lüfter speziell für den mobilen Einsatz konzipiert wurde. Bis zu 16 Eingangskanäle können Signale mit 24 bit Auflösung erfassen, um sie in einem internen 4 GB Flash-Speicher parallel zu untersuchen. Für die Messung von Umweltlärm bieten sich auch andere Geräte mit großem Speicher an. Sie sind als Kurzzeit- und Langzeit-Lärmmonitor ausgelegt, können mit entsprechender Software die Daten schnell analysieren und anschließend in einem Berichtsformat ausgeben.

Chemische Sensoren

Sensoren zur Bestimmung der Konzentration von toxischen, explosiven oder anderen Gasen gehören mit unterschiedlichen Technologien seit Jahren zu den Schwerpunkten der Sensor + Test. In den Vorabmeldungen der Aussteller stehen in diesem Jahr optische Verfahren im Vordergrund. Darüber hinaus ist ein breites Angebot an nasschemischen Sensoren, etwa für den pH-Wert oder die Leitfähigkeit zu erwarten.

Nicht nur einzelne Gase, sondern komplette Geruchsmuster können mit einem mobilen Messgerät erfasst und über mehrere Wochen hinweg zusammen mit Feuchte- und Temperaturmesswerten registriert werden. Die Auswertung der komplexen Signalmuster erlaubt die Optimierung von Prozessparametern bei Geruchsbeseitigungsanlagen oder liefert z.B. Informationen für die Materialentwicklung in der Textil- oder Kosmetikbranche.

Der nach Herstellerangaben derzeit kleinste CO2-Sensor arbeitet mit IR-Absorption, aufwändigem Selbstdiagnose-Konzept und UART-Schnittstelle. Zielapplikationen sind im Klima- und Lüftungsbereich. Ein Sicherheitsschalter des selben Anbieters, überwacht gefährliche CO2-Konzentrationen im Umfeld von Heizungsanlagen bis 32 %Vol.. Für Messungen in Gewächshäusern oder Bürogebäuden stellt in Nürnberg ein chinesischer Hersteller ähnliche Produkte zur Messung der CO2-Konzentration vor, ergänzt von elektrochemischen CO-Sensoren. Und ein deutscher Lieferant für die Klimatechnik hat seine Produktpalette an Temperatur- und Feuchtemessgeräten um entsprechende Transmitter zur Erfassung der CO2-Konzentration erweitert.

Die Besucher finden aber nicht nur fertige Produkte für die Gasmesstechnik sondern auch Elementarsensoren wie z.B. einen zweikanaligen Detektor im TO-18-Gehäuse mit einer Detektorfläche von 1,4 mm². Erste Prototypen wurden mit Filtern für 4,27 µm/170 nm (CO2) und 3,98 µm/90 nm (Referenzkanal) aufgebaut. Filterkombinationen zur Messung anderer Gase wie z.B. Methan sind geplant. , Solche Sensoren können dann z.B. in NDIR-Plattformen eingesetzt werden, die sich auf bestimmte Gasarten abstimmen lassen. Neben der integrierten Temperatur- und Druckkompensation steht entsprechend rauscharme Elektronik zur Signalverstärkung und Kennlinien-Linearisierung zur Verfügung. Die Messmodule lassen sich etwa zur Konzentrationsmessung von SF6 oder Kältemittel (Spuren), in der Emissionsmesstechnik(CO/SO2) oder zur Kontrolle von Reifungsprozessen in Fruchtanlagen (Ethylen) einsetzen.

Messtechnik

Die Mess- und Prüftechnik füllt auf der Sensor + Test eine eigene Halle. Hier findet man alles vom Handmessgerät bis zu komplexen Messanlagen für Prüfstände oder Untersuchungen an Ingenieurbauwerken und einiges für die Prozessinstrumentierung. Nicht zu vergessen, die mobile Messtechnik, hauptsächlich für den Einsatz in der Fahrzeugentwicklung. Letztere können Besucher auch live auf Versuchsfahrten kennen lernen.

Aus der oft von Erdbeben heimgesuchten Türkei kommt ein drahtlos arbeitendes System zur Überwachung von Gebäuden oder Brücken. Die Signalaufbereitung der Beschleunigungsaufnehmer erfolgt in robusten Netzwerk-Modulen, die ihre Daten samt GPS-Information per Funk am zentralen Mess-PC zur Erfassung und Auswertung abliefern. Das System arbeitet mit 24 bit Auflösung. Ähnlich arbeitet ein anderes System desselben Herstellers, wobei die Signale von Sensoren für diverse Messgrößen mit 16 bit Auflösung in individuellen Funkmodulen aufbereitet werden, um dann die Daten über ein Maschen-Netzwerk am zentralen Rechner abzuliefern, wo sie mit entsprechender Erfassungs- und Analysesoftware verarbeitet werden. Ähnlich dezentral, aber durch das Industrial Ethernet vernetzt arbeitet ein System, das nicht nur Mess-, sondern auch Regel- und Automatisierungsaufgaben übernehmen kann. Die Komponenten sind eigenständig und können z.B. mehrere Regelkreise bedienen oder Daten registrieren, ohne den Zentralrechner zu belasten.

Software

Keine Mess- oder Prüfanordnung kommt heute noch ohne Software aus. Das spiegelt sich naturgemäß in den Vorabmeldungen der Aussteller auf der Sensor + Test wider. So bietet ein Unternehmen aus Berlin zunächst eine allgemeine Software zur Projektabwicklung an, die einen Aufwandsplan erstellt, Ressourcen verwaltet und für kommunikationsintensive Projekte ein Ticket-System bereit stellt.

Aus den Niederlanden kommt ein Programm, um stationäre Schallfelder über ein breites Frequenzband darzustellen. Nutzer können Phasenunterschiede zwischen Quellen ausgleichen, vielfältige Analysen anstellen und Ergebnisse angemessen grafisch darstellen. Ein türkischer Messtechnik-Anbieter ist auf der Sensor + Test mit mehreren Programmpaketen vertreten, darunter auch eine allgemeine Datenerfassungs-Software für dynamische Messungen. Das Programm beginnt ereignisgesteuert mit grafischer Darstellung der Messwerte und ermittelt fortwährend Grenz- und Mittelwerte. In den Kalibriereinstellungen werden die einzelnen Signalquellen definiert und skaliert. Derselbe Anbieter stellt eine Software zur Analyse vorhandener Messdaten und zur Erstellung von Berichten vor. Sie verfügt über eine Vielzahl von Funktionen zur Datenanalyse. Die Software richtet sich u.a. an Beobachtungsstationen, die regelmäßig Berichte abliefern müssen.

Prüftechnik

Beeindruckend sind jedes Jahr die Präsentationen der beiden großen Hersteller von Prüfkammern. , Da gibt es z.B. spezielle EMC-Prüfkammern, bei denen der elektromagnetische Schutzschild um den Prüfling herum durch die metallische Hülle und insbesondere die elektrischen und mechanischen Durchführungen durchgängig sichergestellt wird. Das Environmental Stress Screening (ESS) ist als Prüfverfahren wesentlich aussagekräftiger als herkömmliche „Burn-in Tests", denn die Belastung mit hohen Temperaturgradienten von bis zu 70 K/Minute in entsprechenden Prüfkammern zeigt die Schwachstellen elektronischer Komponenten wesentlich sicherer und vor allem schneller. Dazu passen die HALT/HASS Systeme zur beschleunigten Lebensdauerprüfung. Bei den Highly Accelerated Life Tests (HALT) geht es um Prüfungen in der Prototypenphase mit dem Ziel, die Konstruktion zu optimieren. Beim Highly Accelerated Stress Screen (HASS) geht es um die Qualitätssicherung in der Produktion. Beides gibt es auch mit integrierten Vibrationstischen. Ein Spezialfall sind Prüfsysteme für Lithium-Ionen-Batterien, die neben Temperaturwechseln und Vibrationen auch noch Korrosionseinflüsse und Luftschadstoffe genau definiert erzeugen können. Mit Temperaturdifferenzen von bis zu 300 K zwischen zwei Kammern eines Prüfschranks lassen sich bis zu 1.000 Temperaturschock-Zyklen durchführen, ohne dass evtl. ein Abtauvorgang nötig würde.

Als Weltneuheit wird auf der Sensor + Test ein Klima-Prüfschrank mit integriertem Roboter vorgestellt. Der ist besonders für die Automobilindustrie oder Medizintechnik oder bei der Entwicklung von Hausgeräten interessant, wo es nicht nur auf Haltbarkeit des Materials, sondern auf Funktion und Haptik ankommt. Besonders spannend sind Klimakammern, die das echte Leben normgerecht mit zyklisch wechselnden Temperaturen, schwankender Feuchte oder Belastungen durch Vibrationen und Salzsprühnebel abbilden. Solche Kammern sind für die Automobilindustrie ebenso interessant wie z.B. für die Hersteller von Photovoltaik- oder Off-Shore-Anlagen. Und wem das jetzt alles zuviel wird, der kann auf der Sensor + Test auch Dienstleister finden, die solche Prüfungen mit entsprechender Erfahrung im Hintergrund durchführen. In solchen Prüflaboren lassen sich verschiedenste Umwelteinflüsse wie Klima, Stöße, Vibrationen, Unterdruck, mechanischer Stress, chemische Einflüsse, UV-Bestrahlung oder Feuer kontrolliert erzeugen oder Prüfungen entsprechend der IP-Schutzarten realisieren. Da kann ein Rütteltisch auch schon mal zur 55 kW-Schwingprüfanlage wachsen. Für den Laborbedarf geht das aber auch alles eine Nummer kleiner. Etwa mit einem motorisierten Torsionsprüfgerät aus Frankreich, das für Untersuchungen an Drehknöpfen, Ventilen oder Reglern gedacht ist.

Verschiedenes / Diensteistungen

Aus Belgien kommt eine Kamera zur Vermessung von Magnetfeldern. Sie kommt bei der Entwicklung, Herstellung und Qualitätssicherung von Permanentmagneten zum Einsatz, wie sie in der Sensorik, Fahrzeug- oder Medizintechnik häufig Verwendung finden. Das Münz-große Kameramodul enthält ein Array von mehr als 16.000 Hall-Sensoren.

Mit Niederduck-Plasmaanlagen können (Sensor-)Oberflächen so verändert werden, dass die Abscheidung schwieriger Substanzen wie Nano-Tubes (CNTs) oder Polyethylen-Pulver möglich wird. Es lassen sich damit aber auch z.B. hydrophobe Schichten aufbringen, die wasser- und schmutzabweisend wirken. Entsprechende Anlagen werden auf der Sensor + Test vorgestellt.

Dienstleistungen / Kalibrierlabors

Neben dem materiellen Angebot spielt das immaterielle Angebot in Form von Dienstleistungen eine große Rolle auf der Sensor + Test. Ein belgisches Unternehmen bietet z.B. alle Stufen des ASIC-Designs, von der Konzepterstellung über Design- und Layout, Prototyp-Herstellung bis hin zur Produktion. Anbieter von optischen Beschichtungen für Interferenzfilter (Gasanalytik), Antireflexschichten, holografische Gitter (Lasertuning) oder Lotus-Effekt-Beschichtung kommen aus Schweden oder China. ,

Neben diversen Anbietern von Kalibriergeräten für die unterschiedlichsten Messgrößen gibt es eine Reihe von DAkkS-zertifizierten Labors, die ihre Dienste in Nürnberg anbieten, etwa für Temperatursensoren oder für Druckaufnehmer.

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AMA Verband für Sensorik und Messtechnik e.V.
Sophie-Charlotten-Str. 15
14059 Berlin
Telefon: +49 30 22190362 0
Telefax: +49 30 22190362 40

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