Wegmessung

Es gibt verschiedene Messverfahren für die Weg-, Distanz-, Entfernungs- oder Abstandsmessung. In diesem Zusammenhang sind die induktive und kapazitive Wegmessung zu nennen, die auf Laufzeiten basierende optische und frequenzmäßige oder auch das Potentiometerverfahren.


Die verschiedenen Wegmessverfahren

Zur induktiven Wegmessung werden Tauchankeraufnehmer verwendet. Sie bestehen aus einer Spule mit beweglichem Kern, auch Tauchanker genannt. Die Bewegung des zu messenden Objektes, z.B. ein bewegtes Maschinenteil, wird mittels eines Verbindungsobjektes mechanisch mit dem Kern verbunden. Durch die Bewegung wird die Induktivität und somit die Reaktanz der Spule verändert und mit Hilfe einer elektronischen Schaltung z.B. einer Wechselstrombrücke ausgewertet.

Prinzip des induktiven Wegaufnehmers

Prinzip des induktiven Wegaufnehmers

Der Messbereich des induktiven Wegaufnehmers ist dann erschöpft, wenn der Eintauchpunkt erreicht ist, bei dem die Induktivität der Spule nicht mehr gesteigert werden kann. Ein großer Vorteil der induktiven Wegaufnehmer ist die die Möglichkeit der berührungslosen Messung, bei dem das Messobjekt den Kern bildet, und die Unempfindlichkeit gegenüber Verschmutzungen. In der Praxis kommen häufig Differenzialdrosseln zum Einsatz, die aus zwei symmetrisch nebeneinander gewickelten Spulen und einem Eisenkern bestehen und eine höhere Empfindlichkeit haben.

Durch Einsenken des magnetischen Kerns werden die Induktivitäten in den Spulen in entgegengesetzter Weise verändert. Die gegenseitige Kompensation der beiden Spulen sorgt für eine hohe Temperaturstabilität. Der Schaltungsaufwand zur Messwertausgabe ist auch hier relativ gering.

Induktive Wegaufnehmer werden vor allem zur Messung von langsamen und schnellen Bewegungen zwischen Maschinenteilen verwendet. Beispiele sind die Messung des Lagerspiels von Wellen oder die Messung der relativen Bewegung zwischen Rad und Karosserie eines Kraftfahrzeugs.

Kapazitive Wegaufnehmer messen den Weg durch Veränderung des Plattenabstandes oder der Plattenfläche eines Kondensators. Hierdurch verändert sich die Kapazität des Kondensators somit auch dessen Reaktanz.

Kapazitiver Wegaufnehmer mit Differenzialkondensator

Kapazitiver Wegaufnehmer mit Differenzialkondensator

Kapazitive Wegaufnehmer sind im Gegensatz zu induktiven extrem unempfindlich gegenüber der Leitfähigkeit und magnetischen Eigenschaften des Messobjekts. Die Messempfindlichkeit und der Messbereich können bei kapazitiven Wegmessungen durch die Verwendung eines Differenzialkondensators, das ist ein Kondensator mit beweglicher Mittelelektrode, verdoppelt werden. Ebenso verbessert sich hierdurch die Linearität. Der Differenzialkondensator wird in der Automatisierungstechnik für Präzisionsmessungen eingesetzt.

Das Potentiometerverfahren zur Wegmessung basiert auf der Widerstandsänderung eines bewegten Potentiometers. Bei diesem Verfahren wird über einen Hebel, der die zu messende Wegstrecke überträgt, der Schleifkontakt des Potentiometers verändert.

Prinzip der Strommessung

Prinzip der Strommessung

Die Ausgangsspannung am Schleifkontakt ist das Maß für die Position der verbundenen Einrichtung, z.B. der Lage eines Maschinenteils. Für Wegmessungen kommen Leitplastikpotentiometer zum Einsatz, deren Nutzlänge von 5 mm bis 4.000 mm reicht. Durch geeignete Abgleichverfahren werden Linearitäten zwischen 2 % und 0,05 % erreicht. Durch Untersetzung und Getriebe, die mit einem Drehpotentiometer verbunden sind, können auf diese Weise auch Drehwinkel gemessen werden. Der Schaltungsaufwand für die Auswertung ist gering, es ist lediglich eine Gleichspannung erforderlich.

Die bei der Schleiferbewegung auftretende Reibung schränkt die Anwendbarkeit Potentiometeraufnehmern ein; es können nur relativ langsame Bewegungen gemessen werden.

Informationen zum Artikel
Deutsch: Wegmessung
Englisch: path measurement
Veröffentlicht: 02.11.2013
Wörter: 489
Tags: #Messungen
Links: Blindwiderstand, DUT (device under test), Empfindlichkeit, Induktivität, Kapazität