Übersicht: Sensoren für die Instandhaltung

Übersicht: Sensoren für die Instandhaltung - Beachten Sie
auch die folgenden Kriterien
Neben den oben genannten Regeln sollten Ihnen bei der Auswahl der Sensoren auch die folgenden Begriffe
geläufig sein, um deren Einfluss abschätzen zu können:
Messfehler
Auflösung,
Empfindlichkeit
Sättigung
Linearität
Lookup-Table (LUT)
Ansprechzeit (Trägheit)
Hysterese
Kompensation
Lebensdauer,
Langzeitstabilität
Kein Sensor ist fehlerfrei. Der Messfehler kann entweder als maximaler Fehler für den
ganzen Sensor angegeben werden, oder Sie erhalten eine Fehlerkurve, die angibt, bei
welchem Wert der Sensor konkret welchen absoluten Fehler aufweisen kann. Solange
der Maximalfehler unter Ihren Anforderungen liegt, reicht die erste Angabe aus.
Diese Größe ist vor allem bei digitalen Sensoren maßgeblich. Sie wird gern von den
Herstellern zu Werbeaussagen genutzt, ist aber ohne den Zusammenhang mit dem
Messfehler nicht sehr aussagekräftig. Die Auflösung gibt die kleinste Schrittweite an, die
die Sekundärgröße annehmen kann. Bei einem Zollstock ist das 1 mm, alle Werte
dazwischen können Sie nur mehr oder weniger genau schätzen. Bei digitalen
Temperaturmessgeräten erzeugt eine Anzeige mit einer Auflösung von 0,01 °C schnell
den Eindruck hoher Genauigkeit, der Fehler kann aber trotzdem beliebig hoch sein – die
hinteren Nachkommastellen sagen dann schlicht nichts aus.
Praktisch jeder Sensor hat eine obere (und manchmal auch untere) Grenze, bei der eine
weitere Änderung der Primärgröße keinen Einfluss mehr auf die Sekundärgröße hat.
Wenn sich die Sekundärgröße im gleichen Verhältnis ändert wie die Primärgröße,
besteht zwischen beiden Werten ein linearer Zusammenhang. Ein absolut lineares
System lässt sich sehr einfach berechnen. In der Praxis weicht die reale Kurve aber von
der idealen Linie ab, und es ergibt sich ein Linearitätsfehler.
Existiert kein mathematisch fassbarer Zusammenhang zwischen Primär- und
Sekundärgröße, wird der gesamte Messbereich mit der maximalen Auflösung aufgeteilt.
Für jeden einzelnen Messpunkt werden dann die Werte des Sensors ermittelt und in
einer Tabelle, der LUT, gespeichert. Das ist ein kleiner Speicher im Sensor. Beim
Messvorgang selbst wird die Primärgröße erfasst und dann in der Tabelle
nachgeschlagen, welcher Sekundärwert in diesem Fall ausgegeben werden muss.
Viele Sensoren (z. B. Temperatur, chemische Größen) benötigen vom Einwirken der
Primärgröße bis zum Einstellen der entsprechenden Sekundärgröße eine gewisse Zeit.
Wenn Sie den Wert erfassen, bevor diese Einschwing- oder Ansprechzeit abgelaufen ist,
erhalten Sie eine fehlerhafte Größe. Ideal sind intelligente Sensoren, die den Wert erst
freigeben, wenn die Ansprechzeit abgelaufen ist.
Bei einigen Sensoren (z. B. Magnetfeldsensoren) ist die Sekundärgröße auch davon
abhängig, ob sich die Primärgröße dem aktuellen Wert von oben (fallender Messwert)
oder von unten (steigender Messwert) annähert. So kann ein Magnetfeld den Sensor
oder dessen Umfeld selbst magnetisieren und misst dieses Eigenfeld mit. Das Eigenfeld
ist aber größer, wenn zuvor ein starkes Magnetfeld vorhanden war.
Häufig wird die Sekundärgröße nicht nur durch die Primärgröße beeinflusst, sondern
auch durch andere physikalische Einflüsse. Einige Lichtsensoren arbeiten auf
Widerstandsbasis. Der elektrische Widerstand wird aber auch fast immer durch die
Temperatur bestimmt. Ein Sensor ist voll kompensiert, wenn er nur auf die gewünschte
Größe reagiert. Wird z. B. nur der Einfluss der Temperatur unterdrückt, wird er als
temperaturkompensiert bezeichnet.
Praktisch alle Sensoren verändern sich im Laufe der Zeit. Dabei kann der Zeitraum der
zuverlässigen Verwendbarkeit entweder als Zeitangabe (z. B. in Jahren) oder in
Messzyklen angegeben sein. Dokumentieren Sie den Einsatz der Sensoren, und tauschen
Sie diese nach Ablauf der jeweiligen Angabe aus.