Sensortelemetrie

Innovative Lösungen von Manner

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Innovationen und Weiterentwicklungen des Produktportfolios standen bei Manner im Mittelpunkt des letzten Jahres. Als Anbieter und Erfinder der Sensortelemetrie für das berührungslose Messen und der Datenübertragung aus rotierenden Systemen, sieht das Unternehmen den zunehmenden internationalen Wettbewerbsdruck. Des Weiteren ist uns der zunehmende Druck bewusst, dem Entwicklungsabteilungen ausgesetzt sind – oftmals in Form von immer höheren Auflagen.

Aus diesen Gründen war das Ziel unserer Neuentwicklungen unsere Telemetrie noch intelligenter und leistungsfähiger zu machen – frei konfigurierbar nach  Ihren Anforderungen, hochgenau und dennoch miniaturisiert. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass in den zunehmend kompakteren Baugruppen ausreichend Platz verfügbar ist. Diese Zielsetzung, gepaart mit mehr als 30 Jahren Erfahrung als DER Problemlöser für Messtechnik, konnten wir uns ein weiteres Mal selbst verbessern.

Eine weitere Innovation zum Thema 4.0 stellt die patentierte Drehmomentmessung TelMA Torque dar. Frisch aus unserer Entwicklungsschmiede und bereits in der Industrie erprobt, bietet der aufschweißbare Drehmomentsensor eine kostengünstige Applikation.  TelMA Torque schafft die Basis für die Ermittlung von Lastkollektiven, Predictive Maintenance und der Aufdeckung von Einsparungsportentialen in Getrieben, Pumpen, im Schiffsbau und vielen anderen Industrien.

Flexibilität in höchster Güte

MAsterMind – die neue All-In-One Solution Telemetrie – ist online konfigurierbar, schnell installierbar, modular, miniaturisiert, für alle Extrembereiche geeignet und bietet hohe Datenraten. Die neue Sensorsignalverstärkergeneration bietet höchste Flexibilität für seine Anwender. Das 4-Kanal Modul mit den Abmessungen (23 x 33,5mm) ist flexibel und modular auf bis zu 128 Kanäle erweiterbar und je nach Kundenwunsch in Standandmehrkanal- oder kundenspezifischen Gehäusen auch modular aufgebaut erhältlich. Dieser Vorteil  kommt gerade heute bei der Kompaktheit der Aggregate, die durch CAD basierten mechanischen Designmöglichkeiten deutlich erhöht worden ist, zum tragen.  Es ist inzwischen mehr als eine Herausforderung und damit die Königsdisziplin dort noch Messtechnik für die Erprobung/Qualifikation einzubauen.

Das integrierte Sensor Conditioning Module ermöglicht dem Anwender jeglichen Sensor zu konditionieren:

  • DMS (Viertel-, Halb- und Vollbrücken)
  • Thermoelemente
  • RTD (z.B. PT 100/1000)
  • oder spannungsgebende Sensoren

Neben der Sensorkonditionierung ist auch die Bandbreite und Samplerate frei und online durch den Kunden einstellbar. So sind Bandbreiten von 0,1 Hz bis 50 kHz online umsetzbar. Um das volle Potential zu nutzen, hat Manner neben den bewährten Übertragungsverfahren, ein neuartiges extrem störfestes Modulationsverfahren zur einfachen Übertragung von Messdaten mit bis zu 13,56 Mbit über eine Rotor-Statordistanz von 40 mm realisiert. Bei Bedarf sind bis zu 20,34 Mbit Datenübertragung möglich.

Drift- und temperaturinduzierte Fehler auf nahezu null reduzieren

Leider ist das Messen an mechanischen Bauteilen fehlerbehaftet. Das sind zum einen die Änderung der Materialeigenschaften über der Umgebungstemperatur, zudem auch durch den fertigungsbedingten Umformprozess eingebrachte Eigenspannung, welche sich über der Temperatur verändern und sich in einer Nullpunktdrift äußern und für die Messung störend ist. Manner hat eine Technologie entwickelt um die Fehler zu korrigieren. Hinsichtlich der Verstärkertechnologie werden dabei keine Abstriche gemacht. Hier sind wir State-of-the-Art und bieten modernste Remote Control Funktionen.

Neben der Remote Control Funktion (Auto Zero, Verstärkungseinstellung, Memory und andere online Health Funktionen) gibt es zudem die Möglichkeit einer Echtzeitnullpunktkorrektur des Messwerts „online“ zu bewerkstelligen. Diese Möglichkeit gibt es auch für die „online“ Korrektur des Messwertes um die Temperaturabhängigkeit des E-Moduls zu kompensieren. All dies wird in Echtzeit und während der Messung ausgeführt.

Durch diese Funktionen kann die Messgenauigkeit erheblich gesteigert werden. Messfehler durch Materialeigenschaften und Umwelteinflüsse wie Nullpunktdrift und Temperaturabhängigkeit des E-Moduls (ca. 2,5% /100°C) können damit auf nahezu Null reduziert werden.

Neue Easy-to-look-and-feel-Funktionen

Die neu entwickelte Telemetriesoftware bietet dem Anwender viele Funktionen zur einfachen Einstellung und Messung. Eine Konfigurationsdatei ermöglicht den direkten Einstieg mit Ihrem gelieferten Messsystem ohne selbst etwas konfigurieren zu müssen – Plug & Play.

Die Software bietet dem Anwender neben den Remote Konfigurationsmöglichkeiten der Telemetrie, wie Auto-Zero, Verstärkung, Sensorkonditionierung, Abtastrate etc. auch die Messwertkorrektur bei Temperatur. Das „Scope“ lässt Datenanalysen zu und erlaubt die Betrachtung der Daten ohne weitere Hilfsmittel. Typische Scope-Funktionen wie Trigger; Cursor, Messungen am Signal sind integriert. Optional kann auch eine eine Data-Recording Funktion mit sämtlichen Datenreduktionsoptionen,  Export-Files und weiteren Annehmlichkeiten erworben werden.

Nicht zuletzt hat Manner als Beitrag für die Industrie 4.0 in 2020 eine patentierte kostengünstige Drehmomenterfassung für Getriebe und Pumpen für seine Kunden entwickelt. Damit bleibt das Unternehmen seinem Motto treu und führt Innovationen im Bereich der Sensortelemetrie ein.

TelMA Torque bietet eine revolutionäre und kostengünstige Lösung für die Drehmomenterfassung im Seriengetriebe oder Antriebssträngen im Rahmen für die Industrie 4.0. Die bewährten Eigenschaften der Dehnungsmessstreifentechnik und Nahfeldtelemetrie werden mit einer kostengünstigen Applikationstechnik – ohne Kleben oder löten - vereint zu einem Torsionssensor im Briefmarkenformat. Durch das Briefmarkenformat eignet sich die Lösung sowohl für Neukonstruktionen als auch für die Integration in bestehende Konstruktionen (Retrofit).

Das System arbeitet in vorteilhafter Weise berührungslos und ist völlig wartungsfrei. Der miniaturisierte TelMA Torque Sensor (34,65 mm x 18,1mm x 6,25 mm ) ist nach der Montage sofort langzeitstabil nutzbar. Das TelMA System bietet die 3 Messgrößen Drehmoment, Drehzahl sowie Temperatur für den Anwender und stellt damit die Möglichkeit das komplette Spektrum für Lastkollektive zu erfassen. Die Verwendung des Systems ist besonders einfach gestaltet und es ist keinerlei elektronisches Vorwissen nötig. Der TelMA Sensor wird aufgeschweißt und die Applikation ist in 2,5 Minuten abgeschlossen!

Applikationsvideo

Bei biegemomentbelasteten Antriebswellen können durch die Montage von zwei Elementen eventuelle Biegemomenteinflüsse im Signal kompensiert werden. Die Signale werden dabei über eine stehende Induktionsschleife erfasst. Die Induktionsschleife gibt es als isoliertes endlos Kabelmaterial oder in Form eines Kupferlackdrahtes, welches in einen Träger eingebettet wird. Der Träger kann mittels 3D Druck oder konventionell hergestellt werden.

Das System ist jetzt einsatzbereit. Die Datenausgabe erfolgt nun mittels CAN, Spannungs- oder Stromausgang. Zur Justage wird abschließend noch der Messbereich mittels Remote Control Software eingestellt. Die Remote Control Software bietet außerdem noch Prüffunktionen (Kalibier-Shunt; Versorgungsspannung) sowie hilfreiche Memory Funktionen zum Einspeichern relevanter Hintergrundinformationen. Optional kann auch eine Data-Logging Funktion mittels Software erworben werden.

Innovatives Drehmoment-Portfolio

Manner hat für die Validierung der neuen Elektroantriebe spezielle Drehmomentflansche entwickelt. Kennzeichnend ist die Ausführung in Titan mit kompaktem Design und geringen Trägheitsmoment, wodurch eine hohe Genauigkeit erzielt wird. Basis ist das Knowhow, das uns seit 2010 als zuverlässiger Partner für die Flugindustrie mit High-Speed Drehmomentaufnehmern erworben hat. Generell ist das Design geeignet für Drehzahlen bis 40.000 min-1, optional auch darüber.

Manner ist offen für kundenspezifische Flanschgeometrien mit individueller Anbindung. Dies kann entscheidend für die Wellendynamik sein. Auch Lösungen im Hochsetzgetriebe sind aufgrund der hohen Temperaturfestigkeit umsetzbar. Die erhöhte Genauigkeit der Messaufnehmer über den gesamten Temperatureinsetzbereich wird über die neu entwickelte elektronische Kompensation erreicht.

Hochgenaue Messglieder

Für Standardanwendungen bietet Manner die Messflanschreihe XtreMA und XtreMAX an. Auf Wunsch können diese auch im eigenen Hause DAkkS-kalibriert werden. Neben einem attraktiven Preis und kurzen Lieferzeiten bieten die Baureihen auch die typischen Eigenschaften der induktiven und flexiblen Peripherie. So sind Auswerteeinheiten mit abgesetzter Pick-Up und unterschiedlichsten Ausgangssignalen (z.B. EtherCAT, Ethernet, Analogausgänge) frei wählbar.

Die Flanschanbindung und Baugröße ist kompatibel zu HBM Fabrikaten. Neben den anderen verfügbaren Schnittstellen bieten wir kostengünstig die kompakte XtreMA Auswerteeinheit mit Frequenzausgang 60 kHz ± 30 kHz und zusätzlichem Spannungsausgang 0-+/-10V an. Zusatzoptionen wie erhöhte Drehzahlfestigkeit, Drehzahlerfassung, ein noch leistungsstärkerer Signalprozessor für Kompensationen, sowie eine erhöhte Genauigkeit von 0,02 % sind optional erhältlich.

Für höchste Genauigkeit, selbst unter massiven Temperatureintrag, haben wir ein neues Kompensationsmodul, basierend auf einem Signalprozessor, entwickelt. Das entwickelte Modul ermöglicht die weitestgehende Kompensation des Temperatureinflusses auf den Nullpunkt und Kennwert wie z.B. E-Modul Veränderung über der Temperatur und die Verschiebung des Nullpunktes. Durch die neuartige, nichtlineare Kompensation bleibt die Genauigkeit des Messflansches über den gesamten Temperaturbereich erhalten.

Mit einer weiteren Entwicklung hat Manner auf die Wünsche seiner Kunden reagiert. Im Zuge von umfangreichen Messreihen werden häufig viele Komponenten parallel eingesetzt. Begründet durch Personalwechsel am Prüfstand oder andere Widrigkeiten, war die Sicherstellung des Matchings von Kalibrierdaten und Sensorsignalen häufig nur mit Aufwand realisierbar. Der Anbieter hat deshalb die Möglichkeit geschaffen, Kalibrierdaten direkt auf dem Rotor zu hinterlegen. Durch diese Option ist sichergestellt, dass alle Komponenten des Systems aufeinander abgestimmt sind. Ein aufwendiges Zuordnen ist nicht mehr nötig.

Unsere Technik: Die Aufnehmer arbeiten induktiv mit unserem patentierten Übertragungsverfahren. Hohe Datenraten werden sicher und zwar induktiv übertragen – selbst starke Störfelder z.B. in E-Motoren haben keinen Einfluss auf unser System. Neben dieser Robustheit sind Temperaturen von -45 bis +160°C und Umgebungsparameter wie Öl keinerlei Herausforderung. Entwicklung, Aufnehmerdesign, Fertigung und Kalibrierung erfolgt aus einer Hand. Das DakkS-zertifizierte Kalibrierlabor sorgt für die Qualität des Kalibrierprozesses. Damit bietet Manner Drehmoment-Messwellen für höchste Anforderungen.

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