Intelligente Anschlussstecker verändern Sensorik und Messtechnik

Digitalisierung von Sensoren

Alemo Anschlussstecker

In vielen Bereichen der Automatisierung, der Prozessindustrie oder bei Forschungs- und Entwicklungsaufgaben steht die Messtechnik heute vor einer Zunahme an vielfältigen und komplexen Messaufgaben. Die dabei wachsenden Datenmengen zu interpretieren und zu bewerten wird immer schwieriger. Zudem nehmen in fast allen Bereichen die Qualitätsstandards und der Bedarf an Zertifizierungen und Kalibrierungen zu. Daneben stehen Faktoren wie Kosten und Zeit. Die analoge Sensortechnologie stößt hier an ihre Grenzen. Für die Integration erforderlicher Messwerte in Datenverarbeitungssysteme ist eine Digitalisierung der zu erfassenden Messwerte unerlässlich. Die Umwandlung analoger, physikalischer, chemischer oder elektrischer Werte in digitale Formate beginnt im Anschlussstecker. Damit behält die gesamte Messkette die größte Flexibilität.

Bereits in den frühen 1990er Jahren und davor erkannte das Familienunternehmen Ahlborn den Wert flexibler Anschlussmöglichkeiten durch die Trennung von Elektronik zwischen Messgerät und Sensor. Mit der Einbindung eines „EEPROMs“-Speicherbausteins in den Anschlussstecker und einer programmierten Fühlererkennung entstand das Almemo Steckersystem. Mit dieser Messtechnik passt ein einziges Messgerät oder ein Datenlogger für die Messung fast aller physikalischer, elektrischer oder chemischer Größen. Nur der Sensor muss getauscht werden. Der Sensor wird über vorkonfigurierte oder frei programmierbare Stecker automatisch nach Anstecken vom Messgerät erkannt. Nach dem Wechsel der Sensoren ist am Gerät keine Einstellung notwendig und der Messwert wird sofort angezeigt. Die Technik ist für einfache Messaufgaben bis hin zur autarken Messdatenerfassung mit individuellem Messaufbau möglich. Neben messtechnischen Standardaufgaben können auch komplexe, kundenspezifische Sonderlösungen realisiert werden.

Intelligenz sitzt im Anschlussstecker

Die Weiterentwicklung des intelligenten Anschlusssteckers führte schließlich zu digitalen Lösungen in der Sensortechnik, die bei Ahlborn seit fast zehn Jahren realisiert werden. Durch leistungsfähigere Mikroprozessoren ist es gelungen, völlig autarke digitale Fühler zu schaffen, die selbst wie ein Messgerät funktionieren. Die Intelligenz der digitalen Sensoren steckt dabei im Anschlussstecker. Neben der zusätzlich gewonnenen Flexibilität eines digitalen Sensors können im intelligenten Anschlussstecker vom Typ Almemo D7 und D6 auch individuelle Sensorparameter wie Linearisierung, Skalierung, Dämpfung, Mittelwertbildung, Messrate oder längere Kommentare unter anderem für eine übersichtliche Zuordnung der Sensoren zu den Messstellen gespeichert werden. Besonders interessant ist die Möglichkeit, Sensoren völlig unterschiedlicher Hersteller über den intelligenten Stecker zu digitalisieren und an Almemo Messsysteme anzuschließen.

Schnelle Kalibrierung von Sensoren

Die Digitalisierung von Sensoren ermöglicht die getrennte Betrachtung von Messgerät und Sensor bei der rückführbaren Erst- oder Rekalibrierung. Das Gerät selbst muss bei der Kalibrierung nicht mehr berücksichtigt werden. Jeder digitale Sensor mit Almemo D7 oder D6-Stecker bildet eine in sich geschlossene, kalibrierfähige Messkette. Das bedeutet, dass die Sensoren unabhängig vom Messsystem zeit- und kostensparend kalibriert werden können. Um eventuelle Prozessstillstände oder hohen Installationsaufwand zu vermeiden, ist lediglich ein weiterer Sensor als Ersatz notwendig. Darüber hinaus können mehrere Kalibrierungen an verschiedenen Fühlern eines Systems gleichzeitig durchgeführt werden. Das führt zu einer Reduzierung der Gesamtkalibrierzeit. Im hauseigenen, akkreditierten Kalibrierlabor von Ahlborn wird bei der Kalibrierung von Temperatur- und Drucksensoren an jedem Kalibrierpunkt die Sensorabweichung ermittelt und auf Kundenwunsch für jeden Kalibrierpunkt als Korrekturwert im intelligenten Anschlussstecker gespeichert. Im Kalibrierzertifikat werden dann die Messwerte für den so mehrpunktjustierten Fühler eingetragen. Die ausgewiesenen Sensorabweichungen gehen gegen Null. Messungen innerhalb des kalibrierten Intervalls können dann mit geringeren Unsicherheiten durchgeführt werden.

Grenzen in Anwendungsgebieten vom Einzelgerät zum Messsystem überwinden

Die Almemo Digitaltechnologie bietet die Möglichkeit, Geräte unterschiedlicher Hersteller wie Waagen, Zentrifugen, Partikelzähler oder eben zahlreiche Sensoren mit analoger oder digitaler Schnittstelle und auch andere Kommunikationsprotokolle an die Almemo Datenlogger anzubinden. Nach erfolgter Anpassung werden allein durch das Anstecken des Steckers in das Messgerät alle Daten und Sensorparameter automatisch erkannt, sofort visualisiert und zentral oder dezentral erfasst. Aus bisher schwer zu implementierenden Messgeräten werden hochflexible messtechnische Alltagshelfer, ohne Programmieraufwand, Parameterumstellung oder Softwareabgleich. Durch die digitale Signalübertragung sind beliebige Kabellängen am digitalen Sensor möglich. Elektromagnetische Störungen sind ausgeschlossen. Die Messsignale können störsicher über große Entfernungen übertragen werden. Der Austausch von digitalen Sensoren erfolgt ohne Verlust der Kalibrierdaten. Hohe Messgeschwindigkeit, hohe Genauigkeit und Auflösung sowie stabile Messwerte zeichnen digitale Sensoren aus.

Die Trennung der elektronischen Wandlung analoger in digitale Signale vom Sensor und die Unterbringung der Digitaltechnik im Anschlussstecker eröffnet eine Vielzahl weiterer messtechnischer Vorteile. So bietet ein digitaler Almemo D7 oder D6-Stecker Platz für zehn Mess- und Verrechnungskanäle. Die Darstellungsbereiche im Messgerät können mit diesen neuartigen Steckern auf bis zu 200.000 Digits erweitert werden. Die geräteunabhängige Darstellung der Sensorparameter sowie die Konfiguration des Sensors erfolgt über das patentierte Sensormenü. Durch den nun möglichen Anschluss von Fremdsensoren aller Hersteller kann die vorhandene Messtechnik jederzeit beliebig erweitert werden.