Wissen & Hilfe
Kundenspezifischer Kraftsensor:
Anforderungen und Vorgehen
Die Entwicklung eines kundenspezifischen Kraftsensors erfolgt in einem iterativen Prozess. Klare Anforderungen und gute Kommunikation steigern Effizienz und Qualität der Zusammenarbeit.
Die Entwicklung eines kundenspezifischen Kraftsensors gemeinsam mit einem Sensorhersteller folgt einem strukturierten, iterativen Prozess Link OEM & Engineering - Entwicklungsablauf. 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
Anforderungsklärung: 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 |
|---|---|---|
| NennlastF_Nenn |
Maximale Messlast |
500 N |
| Messbereich |
Richtungsabhängig, unipolar/bipolar |
0 ... + 500 N |
| Überlast |
Erlaubte Überschreitung ohne Schaden |
150 % FS |
| Bruchsicherheit |
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
- NennlastF_Nenn
-
Maximale Messlast
- Messbereich
-
Richtungsabhängig, unipolar/bipolar
- Überlast
-
Erlaubte Überschreitung ohne Schaden
- Bruchsicherheit
-
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
- NennlastF_Nenn
-
500 N
- Messbereich
-
0 ... + 500 N
- Überlast
-
150 % FS
- Bruchsicherheit
-
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 eine wird am Schluss gewählt.
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 (Link zu Verfahren)
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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