Messachsen mit Dünnfilmsensor für OEM-Anwendungen

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1 Kraft Druck Temperatur Schalten Messachsen mit Dünnfilmsensor für OEM-Anwendungen Genauigkeit: 2% oder 1% Ausgangssignale: ma; 2-Leitertechnik VDC; 3-Leitertechnik CANopen Optional Optional ATEX/IECEX II 2G Ex ib IIC T4/T3 für SIL3-Anwendungen mit 2-kanaliger Rechnersteuerung Beschreibung Zur Ergänzung unseres Kraftaufnehmerprogrammes mit geklebten Folien-DMS wurden neue Kraftaufnehmer mit eingeschweißten Dünnfilmsensoren entwickelt. Die Verwendung eines standardisierten Sensors, der mittels Laser in das Messelement eingeschweißt wird, ermöglicht eine automatisierte Serienfertigung. Verbunden mit einer Genauigkeit von 2% oder 1%, sind diese neuartigen Messachsen aufgrund Ihres attraktiven Preis-Leistungs- Verhältnisses auch für OEM-Anwendungen interessant. Dünnfilmsensoren, mit modernster Technologie hergestellt, verfügen über alle Vorteile der konventionellen Folien-DMS, ohne jedoch mit deren wesentlichen Nachteilen (Temperaturgang der Klebung und Kriechen) behaftet zu sein. Messachsen eignen sich besonders für die Kraftmessung in Umlenkrollen, Gabel- und Wälzlagern. Durch ihre Bauform können sie in vorhandene Konstruktionen direkt als Ersatz für Haltebolzen eingebaut werden. Es stehen wahlweise verschiedene Signalausgänge zur Verfügung: analoge Standard-Ausgangssignale ( ma, V) oder CANopen -Bus. Die Messachsen genügen selbstverständlich der elektromag-netischen Verträglichkeit (EMV) nach EN ATEX/IECEX (Option) In explosionsgefährdeten Bereichen dürfen nur Geräte und Schutzsysteme in Betrieb genommen werden, die entsprechend zertifiziert und gekennzeichnet sind. Unsere Kraftaufnehmer mit der bewährten Dünnfilmmesszelle und integriertem Verstärker haben die Zulassung nach der Richtlinie 94/9/EG in der Gerätegruppe II (Nicht-Bergbau), Gerätekategorie 2G für die Zonen 1 und 2 (Gase). Weitere Zonen sind auf Nachfrage möglich. SIL-3 (Option) Speziell für die Anwendungen in der Theatertechnik wurde in Zusammenarbeit mit dem TÜV Süddeutschland eine Sicherheitselektronik entwickelt. Diese erfüllt, wenn sie zusammen mit einem 2-kanaligen Rechnersystem betrieben wird, den Sicherheitsstandard SIL 3. UL-Zulassung (Option) tecsis-kraftaufnehmer sind auch mit UL-Zulassung erhältlich. Merkmale Dünnfilm-Implantate (statt konventioneller Dehnungsmessstreifen) korrosionsbeständige Edelstahlausführung integrierter Verstärker kleiner Temperaturgang große Langzeitstabilität große Schock- und Vibrationsfestigkeit für dynamische oder statische Messungen gute Reproduzierbarkeit einfache Montage ATEX/IECEX (Option) für Zone 1 und 2 II 2G Ex ib IIC T4/T3 SIL-3 (Option) Sicherheitselektronik SIL-3-Zulassung zusammen mit 2-kanaliger Rechnersteuerung; Zulassung: TÜV Süd, Zertifikats-Nr. Z-IS-ATA3-MAN nach EN 62061:2005 Messbereiche 5 kn 70 kn Einsatzbereiche Messachsen in Umlenkrollen und Wälzlagerungen industrielle Wägetechnik Fertigungsautomation Seilzugmessung Maschinen- und Anlagenbau ATEX/IECEX (Option) Bergbau Chemie und Petrochemie Entstaubungs- und Filteranlagen SIL-3 (Option) Für Theater- und Bühnenbau: Obermaschinerie Untermaschinerie Punktzüge Laststangenzüge Baureihe: F5301, F53C1 tecsis GmbH Carl-Legien Str /2015 D Offenbach / Main Vertrieb National Vertrieb International info@tecsis.de S. 1 / 6 Tel.: Fax: Fax: Internet:

2 Technische Daten Baureihe F5301 F53C1 ATEX/IECEX 1) (Option) F53C1 SIL-3 (Option) Nennkraft F nom 5 / 10 / 20 / 30 / 50 kn / 70kN 2) 5 / 10 / 20 / 30 / 50 / 70 kn 2) 5 / 10 / 20 / 30 / 50 / 70 kn 2) Grenzkraft 150 % F nom Bruchkraft > 300 % F nom Nichtlinearität 2% und 1% v. EW. Querkrafteinfluss (Signal bei 100% ± 5 % der Nennlast unter 90 ) Zulässige Schwingbreite ± 80% F nom nach DIN Nennmessweg siehe Tabelle Nenntemperaturbereich C Gebrauchstemperaturbereich C Lagerungstemperaturbereich C Temperatureinfluss - Kennwert - Nullsignal 0,2 % F nom / 10K 0,2 % F nom / 10K Vibrationsbeständigkeit 20g, 100h, Hz nach DIN EN Schutzart IP 67 (nach EN / IEC 529) Störemission nach EN Störfestigkeit nach EN elektrische Schutzarten Verpolungs-, Überspannungs- und Kurzschlussschutz Analogausgang - Ausgangssignal 4 20 ma - 2-Leitertechnik oder 0 10 VDC - 3-Leitertechnik 4 16 ma - 2-Leitertechnik; 0 7 V - 3-Leitertechnik - Stromaufnahme - Hilfsenergie - Bürde Stromausgang 4 20 ma: Signalstrom Spannungsausgang: ca. 8 ma VDC für Stromausgang VDC für Spannungsausgang (UB 6 V)/0,024 A für Stromausgang > 10 kω für Spannungsausgang Stromausgang: Signalstrom Spannungsausgang: ca. 8 ma - Einstellzeit 1 ms (innerhalb 10 % bis 90 %.F nom) Elektrischer Anschluss Material des Messkörpers Gewicht CANopen nicht separat aufgeführte Daten entsprechen der Produktausführung mit Analogsignal Verwendete Protokolle CANopen Protokoll gemäß CiA und Dienste 301, Geräteprofil 404, Kommunikationsdienst LSS (CiA 305), Konfiguration der Geräte-Adresse u. Baudrate Sync/Async, ode/lifeguarding, Heartbeat Reproduzierbarkeit ± 0,1 % v.ew. Stabilität pro Jahr ± 0,2 % v.ew. bei Referenzbedingungen Hilfsenergie VDC Leistungsaufnahme < 1 W (mit galvanischer Trennung) Einstellbarkeit Nullpunkt und Messspanne ±10% durch Einträge im Objektverzeichnis Einstellzeit 1 ms innerhalb 10 % 90 % v. EW. Elektr. Anschluss Rundsteckverbinder M12 x 1-5-pol. Versorgung Relais U R Leistungsaufnahme Relais P R Signalhub Zertfikate Konstruktion aus rostfreiem Stahl Edelstahl siehe Tabelle II 2G Ex ib IIC T4/T3 5 ms (innerhalb 10 %-90 % F nom) Standard: 24 V, max.: 1,5xU R, min.: 0,8xU R ca. 100 mw 4±0,2 ma bzw. 3±0,2 V, andere auf Anfrage TÜV Süd, Zertifikats-Nr. Z-IS-ATA3-MAN nach EN 62061:2005 CANopen and CiA are registered community trade marks of CAN in Automation e.v. 1) Die Kraftaufnehmer mit der Zündschutzart ib dürfen nur mit potenzialgetrennten Speisegeräten versorgt werden. Geeignete Speisetrenner können wir optional anbieten: EZE08X (1-kanalig) und EZE08X03000x (2-kanalig). 2) Für höhere Nennlasten siehe Baureihe F5308/F53C8 S. 2 / 6

3 Einbaubeispiel: Messachse mit Peripheriebauteilen Druckkraft Achshalter DIN Messbereich Maße in mm [kn] D Analog CAN L1 L2 L3 a b c1 c2 d f g h (f9) 1) 2) , , , , , , ,5 12 < 0, , , / , , , Befestigungsschraube F/2 L1 L2 L3 F/2 L1 Für zweiseitige Lagerung des Lastmessbolzens gilt: Bohrung-/ Bolzenpaarung: H9/f9 Nennmessweg mm Gewicht g 1) Andere Bolzen- auf Anfrage möglich 2) Gehäusedurchmesser 40 mm Bemaßung Ausführung bis zu 10 kn 27 Ausführung ab 20 L3 kn h b g D Achshalter nach DIN (nicht im Lieferumfang enthalten) d c2 c1 Stecker M12X 1 Ausführung ab 20 kn h b 27 D g a f L3 S. 3 / 6

4 Elektrischer Anschluss F5301/F53C1 ATEX/IECEX (Option) Analogausgang 4..20mA (2-Leitertechnik) UB+/S+ Kabelausgang UB / S+ braun V / S- blau Schirm 940E01 940E03 Analogausgang V (3-Leitertechnik) UB+ Kabelausgang UB braun S OV/S- OV/S- S+ 0V / S- Schirm schwarz blau 940E04 940E06 Steckerbelegung M12x1 (4-polig) / Offenes Kabelende des tecsis Standard-Verbindungskabels (STL 288, schwarz) Analogausgang elektr. Anschluss ma (2 Leiter) VDC (3 Leiter) Pin Anschlusskennung Pin Anschlusskennung Versorgung: UB+ 1 braun 1 braun Versorgung: 0V 3 blau 3 blau Signal: S+ 1 braun 4 schwarz Signal: S- 3 blau 3 blau Schirmung Gewinde M12x1 Schirm Gewinde M12x1 Schirm CANopen Steckerbelegung M12x1 (5-polig) CANopen Pin UB+ (CAN V+) 2 UB- (CAN GND) 3 Bus signal CAN-High 4 Bus signal CAN-Low 5 Screen 1 S. 4 / 6

5 F53C1 SIL-3 (Option) Analogausgang 4..20mA (2-Leitertechnik) Analogausgang V (3-Leitertechnik) Steckerbelegung M12x1 (4-polig) / Offenes Kabelende des tecsis Standard-Verbindungskabels (STL 288, schwarz) Analogausgang ma (2 Leiter) VDC (3 Leiter) elektr. Anschluss Pin Anschlusskennung Pin Anschlusskennung Versorgung: UB+ 1 braun 1 braun Versorgung: 0V 3 blau 3 blau Versorgung Relais: 2 weiß 2 weiß UR Versorgung Relais: 4 schwarz 3 blau 0V Signal: S+ 1 braun 4 schwarz Signal: S- 3 blau 3 blau Schirmung Gewinde M12x1 Schirm Gewinde M12x1 Schirm S. 5 / 6

6 Kurzbeschreibung SIL-3 Verstärker-Elektronik mA bzw V für SIL-3 Anwendungen mit 2-kanaliger Rechnersteuerung (Zulassung durch TÜV Süddeutschland) Bei Kraftaufnehmern, die auf Dehnungsmessstreifen basieren, werden vier veränderliche Widerstände (R1...R4) zu einer Wheatstone-Brücke zusammengeschaltet. Bei Verformung des Messkörpers werden die jeweils gegenüberliegenden Widerstände in gleicher Weise gedehnt bzw. gestaucht. Dies führt zu einer Verstimmung der Brücke und einer Diagonalspannung U 0. Wichtig im Zusammenhang mit der Überprüfung der nachfolgenden Verstärkerschaltung und der nachfolgenden Signalwege ist nun der Prüf-Widerstand R7 (Abb.). Dieser wird über den Relaiskontakt (a) parallel zum Widerstand R5 geschaltet, sobald die Erregerspannung U r des Relais A anliegt. A Ur R1 R3 R7 Ub R5 R6 a U0 R2 R4 Abb. Die Zuschaltung des Widerstandes R7 bewirkt eine definierte, immer gleichbleibende, Verstimmung des Nullpunktes (Diagonalspannung) der Wheatstone-Brücke. Eine externe, vom Kraftaufnehmer unabhängige Steuerung (aus Sicherheitsgründen 2-kanalig) ist nun in der Lage, das Relais A zu aktivieren und damit das Ausgangssignal des Kraftaufnehmers definiert zu verändern. Tritt die erwartete Änderung des Ausgangssignals auf, kann davon ausgegangen werden, dass der gesamte Signalweg von der Wheatstone-Brücke über den Verstärker bis zum Ausgang korrekt funktioniert. Tritt sie nicht auf, kann auf einen Fehler in diesem Signalweg geschlossen werden. Die Standardeinstellung der Kraftaufnehmer mit Stromausgang ma zur Überlasterkennung ist z.b.: Überlastpunkt ,8 (125% Nennlast) 21 Kabelbruch Kurzschluss [ma] Mit einem fest eingestellten Signalhub von 8 ma wird dann in jedem Betriebszustand bei Aktivierung des Prüfrelais der Überlastpunkt überschritten. Die obere Messbereichsgrenze von 20 ma wird jedoch nicht erreicht und dadurch die Überprüfung des Signalhubs ermöglicht. Technische Änderungen vorbehalten S. 6 / 6