K-Beam Beschleunigungssensor

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1 Beschleunigung K-Beam Beschleunigungssensor Kapazitives MEMS, 1-Achsen-Beschleunigungssensor 8315A... Der 8315A bildet eine Produktreihe aus hochempfindlichen, rauscharmen einachsigen Beschleunigungssensoren zur Messung von Beschleunigung und niederfrequenten Vibrationen in der Hauptachse. Die Funktionen des Beschleunigungssensors sind: 8315A TA Messbereiche: ±2 g, ±10 g, ±30 g, ±50 g, ±100 g, ±0 g Frequenzbereich: Hz (5 %) (ausser ±2 g) Ausgangsoptionen des Beschleunigungssensors: bipolar ±4 V oder unipolar unsymmetrisch einpolig geerdet 2,5 V ±2 V und differenzial ±4 V oder ±8 V Betriebstemperatur: C Geringer Rauschpegel Ausgezeichnete Temperaturbeständigkeit Grundfläche x mm Grosser Spannungsversorgungsbereich, 5 50 VDC Schockfestigkeit g pk ä-konform 32,0 Beschreibung Die Produktreihe der kapazitiven Beschleunigunssensor des s 8315A verwendet ein kapazitives Sensorelement in Form eines mikro-elektromechanischen Systems (MEMS) aus Silizium. Das Sensorelement besteht aus einer sehr kleinen seismischen Masse und einem zwischen zwei Platten befindlichen Biegebalken. Mit der Biegung der seismischen Masse unter der Beschleunigung ändert sich die elektrische Kapazität zwischen diesen beiden Platten. Die AC-Ansteuerung und die synchrone Amplituden-Demodulationsschaltung im internen Signalrichter des Beschleunigungssensors liefert ein analoges Ausgangssignal, das proportional zur angewendeten Beschleunigung ist. Für das Gehäuse bzw. die elektrische Schnittstelle gibt es drei Optionen (AC, TA, TB), die auch die verfügbaren Ausgangssignalformate bestimmen. Der Beschleunigungssensor wird von einer einzelnen Spannungsversorgung zwischen 6 und 50 VDC versorgt (auf Anfrage sind Optionen mit Spannungsversorgungen von +5 VDC lieferbar). Die Option AC besteht aus einem hart-eloxierten Alu-Gehäuse mit Epoxiddichtung und einem integrierten PVC-Kabel. Der maximale Temperaturbereich beträgt 85 C. Die verfügbaren Ausgangssignalformate sind bipolar, 0 ±4 V, unipolar 2,5 ±2 V jeweils unsymmetrisch und differenzial 0 ±4 V oder 0 ±8 V. Das Sensorelement und die Elektronik sind in diesem leichten Gehäuse mit variantenabhängiger Abdichtung und integrierter Masseisolierung enthalten. +g 10,8 4,5 Zeichung für 8315A...TA (Einheiten: mm) Lage des Sensorelements Hermetische Mini- Stiftbuchse, 4-polig Die Optionen TA und TB bieten ein verschweisstes Titan-Gehäuse mit einem industriellen Standardsteckverbinder, 4-polig, ¼" 28 oder einem integrierten Kabel mit PTFE-Mantel. Der maximale Temperaturbereich beträgt 125 C. Die verfügbaren Ausgangssignalformate sind bipolar unsymmetrisch g 0 ±4 V (mit Temperaturausgang), unipolar unsymmetrisch 2,5 ±2 V (mit Temperaturausgang) und differenzial bipolar 0 ±4 V oder 0 ±8 V. Der Temperaturausgang ist nützlich, wenn ein externer Ausgleich vom Nullversatz des Ausgangssignals gewünscht wird. Das Sensorelement und die Elektronik befinden sich in einem leichten verschweissten Titan-Gehäuse und bilden eine vollhermetische Konstruktion mit integrierter Masseisolierung. Bei einer Klebemontage sorgt die hart-eloxierte Platte an der Unterseite des Sensors für die Masseisolierung. Bei einer Schraubmontage werden die Sensoren mit isolierten Schraubeinsätzen in den Bohrungen geliefert, um die masseisolierte Montage in Verbindung mit der hart-eloxierten Bodenplatte des Sensors zu gewährleisten. Seite 1/ , Kistler Gruppe, Eulachstrasse 22, 88 Winterthur, Schweiz Tel , Fax , [email protected], Kistler ist eine eingetragene Marke der Kistler Holding AG.

2 Anwendung Der 8315A ist ein einachsiger Beschleunigungssensor für die Messtechnik. Er ist für eine Vielzahl von Anwendungen in der F+E und bei OEM gut geeignet, wo präzise Messungen und Gehäuse für anspruchsvolle Anwendungen und Umgebungsbedingungen erforderlich sind. Die Sensorkonstruktion wurde besonders für statische und niederfrequente Anwendungen optimiert, wie sie häufig in der Luft-/Raumfahrt, im Automobilwesen, bei Baustrukturen, seismischen und sonstigen F+E-Studien vorkommen. Besonders in der Luft- und Raumfahrt werden bei Boden- und Flugtests häufig die Dynamik und strukturelle Schwingungen untersucht, um die Leistungsparameter, Zuverlässigkeit und Intaktheit zu bewerten. Bei Labor- und Strassentests im Automobilwesen werden Systemparameter wie z.b. Fahrverhalten und Fahrdynamik untersucht und strukturelle Analysen durchgeführt, um die Leistungsparameter, Zuverlässigkeit und Haltbarkeit zu bewerten. Baustrukturen wie z.b. Brücken werden häufig in Bezug auf ihr strukturelles Verhalten untersucht, um die Intaktheit der Struktur zur Gewährleistung der Sicherheit zu bewerten. Seismische Boden- und Strukturprüfungen werden durchgeführt, um die Auswirkungen eines Erdbebens und sonstiger natürlicher Phänomene zu messen. Die Versionen mit Differenzausgang werden bei Überwachungsanwendungen eingesetzt, wo eine höhere Störunterdrückung erforderlich ist oder DMS-Messtechnik mit Konstantspannung verwendet werden soll. Andere Beispiele für F+E-Untersuchungen sind Messungen der Bewegungen an Lebewesen in der Biomechanik, oder Roboter- und Plattformbewegungungen. 8315A TB 10,8 8315A AC 4,5 Lage des Sensorelements vom Kunden angegebene Länge (m) 4-poliges abgeschirmtes Kabel mit FEP-Mantel (die Isolierung der einzelnen Leiter ist aus PTFE) - Leiter 30 AWG (7 x 38) Montage Die Montagefläche muss sauber und eben sein, damit zuverlässige und genaue Messungen erhalten werden können. Der Beschleunigungssensor kann für eine masseisolierte Montage mit den gelieferten Schrauben oder dem Klebstoff direkt an der Prüfstruktur befestigt werden. Für die Montage des s 8315A werden mehrere Zubehörelemente angeboten. Der 8464K01 ist eine selbstklebende Montagebasis mit 2 Gewindebohrungen 4- UNC für die Montage des Sensors mit den gelieferten Schrauben. Der 8464K02 ist ähnlich wie der 8464K01, doch er verfügt über eine Bohrung UNF für eine masseisolierte Bolzenmontage. Der 8464K03 ist ebenso ähnlich wie der 8464K01 und verfügt über eine magnetische Befestigung für den Sensor. Der 8522 ist ein triaxialer Montagewürfel, der für die Sensoren der Produktreihe des s 8315A eine bi- oder triaxiale Lösung bietet. Das Bedienungshandbuch für den 8315A enthält detaillierte Angaben über die Vorbereitung der Montagefläche. 8,89 3,23 Lage des Sensorelements vom Kunden angegebene Länge (m) 6-poliges abgeschirmtes Kabel mit Mantel aus thermoplastischem Elastomer (die Isolierung der einzelnen Leiter ist aus FEP) - Leiter 30 AWG (7 x 38) Seite 2/ , Kistler Group, Eulachstrasse 22, 88 Winterthur, Schweiz

3 Technische Daten Einheit 8315A2D0 8315A A A A A0 Beschleunigungsbereich g ±2 ±10 ±30 ±50 ±100 ±0 Frequenzbereich ±5 % Hz Empfindlichkeit ±5 % (Ref. 100 Hz), Ausgangstyp A, Ausgang 0 ±4 V FSO Ausgangstyp B, Ausgang 2,5 ±2 V FSO Ausgangstyp C, Differenzial 0 ±4 V FSO Ausgangstyp D, Differenzial 0 ±8 V FSO ±10 %, typ. Hz ±3 db, typ. Hz Resonanznennfrequenz khz 1, ,1 7,2 11 Seitenempfindlichkeit, typ. (max.) % 1,0 (3,0) Dezentrierung Sensorachse, typ. (max.) mrad 10 (30) Amplitudenlinearität, max. %FSO ±1 Phasenverschiebung (max.) bei 0 Hz Grad 0 bei 10 Hz Grad 2 bei 100 Hz Grad 10 Rauschdichte, Hz, typ. (max) mg/ Hz 0,025 (0,030) 0,125 (0,15) 0,375 (0,45) 0,625 (0,75) 1,25 (1,5) 2,5 (3) 0,025 Rauschen Hz, typ. mg 0,25 1,25 3,75 6,25 12,5 25 Auflösung (Schwellwert), typ. mg 0,35 1,75 3,85 8,75 17,5 35 Elektrisch Ausgang 0 g, Ausgangstyp (A, B, C, D) mv 0 ±60 (A); (B) ±60 (C); 0 ±1 (D) Kapazitive Belastung, max. μf 0,5 Lastwiderstand, min. kω 30 Ausgangswiderstand, typ. Ω 300 Versorgungsnennstrom ma 1,6 Speisespannung, Temperatur VDC 6 50 ( 100 C); 6 35 ( 110 C); 6 ( 1 C); 6 12,5 (125 C) Verpolschutz Ja Umgebung Stoss, (halbsinus, 0 μs) g Sinus (Rauschen, Hz) Gramm Lagerungstemperaturbereich C (Gehäuse TA oder TB); (Gehäuse AC) Betriebstemperaturbereich C (Gehäuse TA oder TB); (Gehäuse AC) Empfindlichkeit, Temperaturkoeff., typ. (max) ppm/ C ±100 (±300) Empfindlichkeit, Temperaturkoeff., typ. (max) %/ C ±0,01 (±0,030) Nullversatz, Temperaturkoeffizient, mg/ C ±0,1 (±0,8) ±0,5 (±4) ±1,5 (±12) ±2,5 (±) ±5 (±) ±10 (±) typ. (max) Temperatursensor Ausgang bei C V 1,632 Empfindlichkeit mv/ C 11,77 Genauigkeit C ± ,3 66,6 133,3 266,6 Gehäuse Titan oder eloxiertes Aluminium Montage Schrauben 4- UNC/M3 Abdichtung Gehäuse/Stecker (EN60529) IP66 (Gehäuse klebegedichtet) (Gehäuse A TC); IP68 hermetisch dicht (Gehäuse TA oder TB) Masseisolierung Ja Gewicht (ohne Kabel) Gramm 15 (Gehäuse TA oder TB)/12 (Gehäuse AC) Kabellängen-Toleranz m ±0, Ein Betrieb des Sensors mit einer höheren Versorgungsspannung als angegeben für die Temperaturen führt zu einer unwiderruflichen Beschädigung des Sensors. 1) Wenden Sie sich an Kistler für die Versionen mit einer Versorgungsspannung von +5 VDC. 1 g = 9,665 m/s2, 1 Zoll = mm, 1 Gramm = 0,03527 oz, 1 lbf-in = 0,1129 N m. Seite 3/ , Kistler Group, Eulachstrasse 22, 88 Winterthur, Schweiz

4 Mitgeliefertes Zubehör: Alu-Gehäuse /Art.-Nr. Befestigungsschraube, M3x12 mm lang Befestigungsschraube, 4- UNC-2A x ½" lang Faser-Unterlagscheibe Montagewachs 8432 Kontakt 2 Kontakt 1 Mitgeliefertes Zubehör: Titan-Gehäuse /Art.-Nr. Befestigungsschraube, M3x14 mm lang Befestigungsschraube, 4- UNC-2A x 9 16" lang Montagewachs 8432 Optionales Zubehör Klebeadapter (masseisoliert) mit zwei Innengewindebohrungen 4- auf der Sensorseite Montageadapter (masseisoliert) mit zwei Innengewindebohrungen 4- auf der Sensorseite, einer Durchgangsinnengewindebohrung UNF, mit Bolzen UNF Magnetische Montagebasis Triaxialer Montagewürfel mit Schraube UNF-2A x ½" und Unterlagscheibe Nr. 10, zwei Schrauben 4- UNC-2A x 7 16" mit Unterlagscheiben Adapterplatte für die Rückwärts- Kompatibilität mit der Montage des s 8305/8310/8312 mit Bolzen Flexibles abgeschirmtes Kabel, Silikonmantel-Anschlussleiter mit 4 Pin 1/4-28 neg. (passend zum 8315 mit integriertem Steckverbinders) auf Kabelschwänze (in den Längen 2, 5, 10 m u. sp) Verlängerungskabel, 4-adrig ¼ 28 neg. an 4-adrig ¼ 28 neg. PTFE-Mantel (L = 2, 4, sp m) Ausgangskabel, 4-adrig neg., ¼ 28 neg. auf 4 Kabelschwänze PTFE-Mantel ( 1592M1 = 2 m Kabel; 1592M1sp = spezifische Kabellänge) Halogenfreies Ausgangskabel, 4-adrig neg., ¼ 28 neg. auf Kabelschwänze (nur spezifische Länge) Elektrische Schnittstelle A (Kontakt) B (Leiterfarbe) C(Leiterfarbe) Funktion-Ausgang A0, B0 AT, BT /Art.-Nr. 8464K K K K AxxK Ax M1x M2sp... C0, D0 1 Rot Rot Spannung Spannung Spannung 2 Schwarz Schwarz Rückleitung Rückleitung Rückleitung 3 Gelb Grün N/C Temperatur Ausgang 4 Weiss Weiss Ausgang+ Ausgang+ Ausgang+ Orange N/C N/C N/C Blau N/C N/C N/C Abschirm. Abschirm. Gehäuse Gehäuse Gehäuse Kontakt 4 Bestellschlüssel Ansicht des 4-poligen Steckverbinders ¼" des Sensors 8315A Messbereich ±2 g 2D0 ±10 g 010 ±30 g 030 ±50 g 050 ±100 g 100 ±0 g 0 Ausgangstyp * 0±4 V FSO, ohne Temperaturausgang A0 0±4 V FSO, mit Temperaturausgang AT 2,5±2 V FSO, ohne Temperaturausgang B0 2,5±2 V FSO, mit Temperaturausgang BT 0±4 V FSO, differenzial, C0 ohne Temperaturausgang 0±8 V FSO, differenzial, D0 ohne Temperaturausgang Gehäuse/Elektrische Schnittstelle Eloxiertes Alu-Gehäuse mit integr. thermoplastischem Elastomer Kabel (max. Temperatur bis 85 C (nur Ausgangstypen A0, B0 C0 und D0) Titan-Gehäuse 4-poligem Steckverbinder (nur Ausgangstypen AT, BT, C0 und D0) Titan-Gehäuse mit integriertem Kabel (PTFE) (nur Ausgangstypen AT, BT, C0 und D0) Kontakt 3 Seite 4/ , Kistler Group, Eulachstrasse 22, 88 Winterthur, Schweiz AC TA TB Kabellänge keine 00 sp = Länge in Metern (nur für Gehäuse AC sp und TB/nur elektrische Schnittstelle) * Wenden Sie sich bitte an Kistler für die Optionen mit einer Versorgungsspannung von +5 VDC (E0, ET, F0, FT, G0, H0).

5 Messkette Messen Verbinden Verstärkung Ausgang 8315A AC 8315A TB Integriertes Kabel Intergrierter Anschlussleiter vom Kunden gestellt 8315A TA 4-polig pos. 1592M1/1534A Anschlussleiter vom Kunden gestellt Analysieren 8315A TA 1592A polig pos.* Spannungsversorgung BNC pos. 1592A A15 15-Kanal Spannungsversorgung A bis 15 vom Kunden gestellt * ausser den en C0 und D0 mit Differenzausgang Seite 5/ , Kistler Group, Eulachstrasse 22, 88 Winterthur, Schweiz