Messverstärker – 5 Funktionen und Einsatzbereiche

Im Laborbereich, in der Industrie und vor allem in der Elektrotechnik sind genaueste Messergebnisse essenziell, um hochwertige Produkte zu erzeugen. Gerade im Hochtechnologiebereich können bereits kleinste Abweichungen dazu führen, dass ein Erzeugnis nicht mehr dem gewünschten Zweck zugeführt werden kann.

Die Messdaten können Elektroströme sein, Geschwindigkeiten, Aushärtungsgrade, Temperaturen, aber auch Gewichte.

So ist es etwa in der Lebensmittel- und Genussmittelindustrie, aber auch in der chemischen Industrie unerlässlich, die Rohstoffe, die einem Herstellungsprozess zugeführt werden, exakt abzuwiegen und zu messen, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen. Da in vielen Bereichen nicht nur die Daten unterschiedlichster Sensoren zusammenfließen und verarbeitet werden müssen, sondern auch kleinste Abweichungen von der Norm sofort erkannt werden müssen, kommen häufig Messverstärker zum Einsatz. Diese dienen dazu, die erfassten Signale der Sensoren aufzubereiten, umzuwandeln und mitunter in anderer, meist verstärkter Form wiedergeben zu können.

1. Funktion: Aufbereitung und Normierung von Daten

Grundsätzlich soll ein Messverstärker elektrische Größen, durch die Verstärkung, Filterung oder Linearisierung, die Messdaten normieren. Aufbereitete Sensorsignale können dann einheitlich, auch wenn beispielsweise die Sensoren von unterschiedlichen Herstellern sind, weiterverarbeitet werden. Auch die Digitalisierung in der Fertigung fördert die Aufbereitung der analogen Signale. So werden beispielsweise Kraftaufnehmer, Wiederstandmessbrücken, Spannungen oder Frequenzen mit einem Messverstärker auf eine digitale Ebene aufbereitet, um z.B. Steuerungsaufgaben zu übernehmen, die mittels Computer ausgewertet werden können.

2. Zusammenführung von Signalen

In vielen Produktionsbetrieben, aber auch in Teststraßen und in Forschungsabteilungen ist häufig eine große Anzahl von Sensoren und Messgeräten im Einsatz, um die gewünschten Daten aus einem Prozessablauf zu gewinnen und auch monitoren zu können.

Sei dies ein Versuchsablauf, eine im Betrieb befindliche Produktionslinie oder aber auch ein Lieferbereich, wo die neu eintreffenden Rohstoffe und Materialien geprüft werden müssen. Viele dieser Messmechanismen sind über die Zeit gewachsen und daher nicht immer in eine einheitliche Struktur gegossen. Nicht immer „reden“ die einzelnen Geräte dann miteinander und erst recht fällt die Auswertung und Zusammenführung der Signale schwer. Vielfach können die Ergebnisse für sich nicht genutzt werden, da sie nur in Relation zueinander sinnvoll betrachtet werden können. Die Analyse soll außerdem im Idealfall gesammelt an einem zentralen Punkt erfolgen und nicht an zig Messstationen, wo die Daten erst zusammengetragen werden müssen. Damit die Nutzung der Daten dennoch erfolgen kann, kommt häufig ein Messverstärker zum Einsatz. Dieser kann dazu dienen, die empfangenen Signale zu linearisieren, zu filtern, in eine einheitliche Norm zu bringen oder eben auch zu verstärken. Folgende Messverstärker sind Beispiele zur Signalauswertung von Wägezellen.

3. Qualitätssicherung mittels Messverstärker

In vielen Firmen stellen Geräte zur Messdatenverstärkung einen wesentlichen Bestandteil des Qualitätsmanagements dar. Denn gerade im Hochtechnologiebereich und überall dort, wo Abweichungen von der Norm mitunter schwerwiegende Folgen hätten, kann auf verlässliche Daten nicht verzichtet werden. Die große Heterogenität der eingehenden Signale stellt jedoch oft eine Herausforderung für die durchgehende und belastbare Auswertung dar. Vielfach werden auch nicht alle Daten benötigt, sondern nur bestimmte, herausgefilterte Frequenzen. Auch diese Isolierung von Signalen und das Ausblenden von Hintergrundrauschen kann durch entsprechende Messsysteme erfolgen.

4. Messerverstärker unterstützen den Automatisierungsgrad

Eine wesentliche Rolle spielt die Messverstärkung auch im Bereich der Automatisierung und Digitalisierung. Denn eine wachsende Anzahl an Unternehmen befindet sich in einem großen Wandel hin zum verstärkten Einsatz von künstlicher Intelligenz in Unternehmen für automatisierte Prozesse. Dadurch soll die Effizienz gesteigert werden, aber auch eine große Unterstützung im Bereich der Qualitätssicherung erfolgen. Damit die IT gestützten Systeme die Daten allerdings verarbeiten können und sofort Alarm schlagen oder reagieren, wenn es zu Unregelmäßigkeiten im Prozessablauf kommt, ist häufig die Vereinheitlichung der Daten notwendig.

5. Gewichts- und Grenzwertmessungen mittels Messverstärker

Eine wichtige Messgröße in vielen Herstellungsprozessen ist das Gewicht von Erzeugnissen. Dieses wird nicht nur am Beginn von Produktionslinien und am Schluss, sondern vor allem auch an verschiedenen Punkten dazwischen gemessen, um die einwandfreie Qualität zu gewährleisten. Da das Produkt je nach Prozess mitunter Form und auch Aggregatzustand ändert und sich dabei immer auf anderen Plattformen befindet, sind häufig unterschiedliche Waagen notwendig. Auch hier ist häufig eine Harmonisierung der Eingangssignale notwendig, um das Gewicht eines Erzeugnisses durch alle Stufen der Produktion hindurch genau prüfen und beobachten zu können. Dank dieser Vereinheitlichung lassen sich viele Wege und Workarounds einsparen, was wiederum viel Zeitaufwand und Personalkosten auf ein Minimum reduziert und die Wirtschaftlichkeit unterstützt. Häufiger wird ein Messverstärker auch zur Erkennung und Grenzwertüber- oder Unterschreitungen genutzt.

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