Wissen & Hilfe
Kundenspezifischer Kraftsensor:
Anforderungen und Vorgehen
Wie entsteht ein kundenspezifischer Kraftsensor? Erfahren Sie, welche Anforderungen bereits zu Beginn definiert werden sollten, wie ein typischer Entwicklungsprozess abläuft und welchen Beitrag Sie zu einer erfolgreichen Sensorentwicklung leisten können.
Die Entwicklung eines kundenspezifischen Kraftsensors in Zusammenarbeit mit iST Senstech folgt einem strukturierten, iterativen Prozess (mehr über unsere Entwicklungsmethodik finden sie hier). Der folgende Beitrag beschreibt die zentralen Anforderungen, den typischen Entwicklungsprozess und die notwendige Kundenmitwirkung bei der Entwicklung eines DMS-basierten Kraftsensors.
Iterativer Prozess
1. Anforderungsprofil
Gemeinsame Analyse von Lastfall, Einbausituation, Umgebungsbedingungen und Schnittstellenanforderungen zwischen Kunde und Sensorhersteller. Die folgenden Parameter bilden die Grundlage des Lastenhefts für einen DMS-basierten Kraftsensor:
| Parameter | Beschreibung | Beispielwert |
|---|---|---|
| Nennlast |
Maximale Messlast |
500 N |
| Messbereich |
Richtungsabhängig, unipolar/bipolar |
0 ... + 500 N |
| Grenzlast |
Erlaubte Überschreitung ohne Schaden |
150 % FS |
| Bruchlast |
Mindestlast bis zum Versagen |
300 % FS |
| Genauigkeitsklasse |
Zulässige Gesamtabweichung |
< 0,1 % FS |
| Nennkennwert |
Ausgangssignal bei Nennlast |
2 mV/V |
| Betriebstemperatur |
Bereich für spezifizierte Genauigkeit |
−10 °C ... + 60 °C |
| Ausgangssignal |
Signaltyp der Schnittstelle |
mV/V |
| Mechanische Schnittstelle |
Einbausituation, Anschlüsse |
Flansch, M12-Stecker |
| Schutzart |
IP-Klasse nach IEC 60529 |
IP 67 |
| Zulassungen |
Normative Anforderungen |
CE |
Beschreibung
- Nennlast
-
Maximale Messlast
- Messbereich
-
Richtungsabhängig, unipolar/bipolar
- Grenzlast
-
Erlaubte Überschreitung ohne Schaden
- Bruchlast
-
Mindestlast bis zum Versagen
- Genauigkeitsklasse
-
Zulässige Gesamtabweichung
- Nennkennwert
-
Ausgangssignal bei Nennlast
- Betriebstemperatur
-
Bereich für spezifizierte Genauigkeit
- Ausgangssignal
-
Signaltyp der Schnittstelle
- Mechanische Schnittstelle
-
Einbausituation, Anschlüsse
- Schutzart
-
IP-Klasse nach IEC 60529
- Zulassungen
-
Normative Anforderungen
Beispielwert
- Nennlast
-
500 N
- Messbereich
-
0 ... + 500 N
- Grenzlast
-
150 % FS
- Bruchlast
-
300 % FS
- Genauigkeitsklasse
-
< 0,1 % FS
- Nennkennwert
-
2 mV/V
- Betriebstemperatur
-
−10 °C ... + 60 °C
- Ausgangssignal
-
mV/V
- Mechanische Schnittstelle
-
Flansch, M12-Stecker
- Schutzart
-
IP 67
- Zulassungen
-
CE
2. Ideenfindung
Verschiedene Ideen werden mit einander verglichen und bewertet.
Es erfolgt:
- Konzeptauslegung: Wahl von Messkörpergeometrie, Werkstoff, Brückenkonfiguration und Signalkette; erste Abschätzung von Nennkennwert und Messbereich.
- FEM-Analyse: Finite-Elemente-Simulation zur Verifikation der Dehnungsverteilung, Strukturfestigkeit und Überlastreserve.
3. Fertigung
Fertigung von PoCs, Prototypen, 0-Serien oder Serienprodukten mittels Dünnschicht- oder Folien-DMS Technologie (Vergleich Dünnschicht vs. Folientechnologie)
Kalibrierung: Messung des Ausgangssignals über den gesamten Messbereich mit rückführbarer Referenz, Erstellung eines Kalibrierprotokolls.
4. Testing
Qualifikation: Temperaturzyklen, Kriechtests, Langzeitstabilität, und falls gefordert Zulassungsprüfungen
5. Lernen und Optimierung
Nach Analyse der Tests werden die Erkenntnisse in den Zyklus aufgenommen
Beitrag des Kunden
Damit wir Sie optimal unterstützen können, ist die Bereitstellung einiger Informationen von Vorteil:
- vollständige Lastfallbeschreibung (Kräfte, Momente, Richtungen, dynamisches Verhalten)
- Einbauzeichnung mit Platzbedarf, Schnittstellen und Montagekonzept
- Anforderungen an Genauigkeit
- Auflösung, Messrate und Langzeitstabilität
- Spezifikation der nachgelagerten Signalkette (Messverstärker, ADC oder fertiges DAQSystem)
- Umgebungsbedingungen (Temperatur, Feuchte, chemische Einflüsse, Vibrationen)
- Stückzahl und Liefertermin
Kundenspezifische Anwendung
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Von der Technologieauswahl über die mechanische Anbindung bis zur Signalauswertung: Entwickeln Sie eine kundenspezifische Sensorlösung, die zu Bauraum, Messbereich und Umgebung passt.