Digitalisierung von Sensoren oder wie intelligente Anschlussstecker die Sensorik und Messtechnik verändern

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 am besten im Anschlussstecker. Damit behält die gesamte Messkette die größte Flexibilität.

Kompakte Messtechnik für alle Anwendungen

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 patentierte ALMEMO® Steckersystem. Die Möglichkeiten für Lösungen messtechnischer Aufgaben stiegen damit um ein Vielfaches. ALMEMO® Messtechnik bedeutet bis heute, ein einziges Messgerät oder ein Datenlogger passt 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.

Die Intelligenz sitzt im Anschlussstecker

Die Fortentwicklung des intelligenten Anschlusssteckers führte letztendlich zu digitalen Lösungen im Bereich der Sensortechnik und wird bei AHLBORN bereits seit fast 10 Jahren realisiert. Durch leistungsfähigere Mikroprozessoren konnten völlig autarke digitale Fühler geschaffen werden, die selbst wie ein Messgerät funktionieren. Die Intelligenz der digitalen Sensoren sitzt dabei im Anschlussstecker. Neben der zusätzlich gewonnenen Flexibilität eines digitalen Sensors können im intelligenten Anschlussstecker Typ ALMEMO® D7 und D6 auch individuelle Sensorparameter wie Linearisierungen, Skalierung, Dämpfung, Mittelwertbildung, Messrate oder längere Kommentare unter anderem für eine übersichtliche Zuordnung der Sensoren zu den Messplätzen gespeichert werden. Besonders interessant ist die Möglichkeit, Sensoren völlig unterschiedlicher Hersteller über den intelligenten Stecker zu digitalisieren und an ALMEMO® Messsysteme anzubinden.

Kalibrierung, kostengünstig und schnell

Die Digitalisierung von Sensoren ermöglicht es, Messgerät und Sensor bei einer rückführbaren Erst- oder Rekalibrierung getrennt zu betrachten. Bei der Kalibrierung muss das Gerät selbst nicht mehr berücksichtigt werden. Jeder digitale Sensor mit ALMEMO® D7 oder D6 Stecker bildet eine abgeschlossene, kalibrierfähige Messkette. Das bedeutet, die Fühler können zeit- und geldsparend unabhängig vom Messsystem kalibriert werden, wobei das Messgerät keinen Unsicherheitsfaktor mehr darstellt. Um eventuelle Prozessstillstände oder hohen Installationsaufwand zu vermeiden, ist lediglich ein weiterer Sensor als Ersatz notwendig. Zudem können mehrere Kalibrierungen an verschiedenen Fühlern eines Systems gleichzeitig durchgeführt werden, was zu einer erheblichen Reduzierung der Gesamtkalibrierzeit führt. Im hauseigenen, akkreditierten Kalibrierlabor der Firma AHLBORN wird während der Kalibrierung von Temperatur und Drucksensoren in jedem Kalibrierpunkt die Fühlerabweichung ermittelt und auf Wunsch des Kunden für jeden Kalibrierpunkt als Korrekturwert im intelligenten Anschlussstecker gespeichert. Im Kalibrierzertifikat sind dann die Messwerte für den somit mehrpunktjustierten Fühler eingetragen. Die ausgewiesenen Fühlerabweichungen gehen gegen Null. Messungen innerhalb des kalibrierten Intervalls können dann in kleineren Unsicherheiten durchgeführt werden.

Grenzen in Anwendungsgebieten überwinden, vom Einzelgerät zum Messsystem

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.

Die Vorteile liegen auf der Hand

Durch die digitale Signalübertragung sind am digitalen Sensor beliebige Kabellängen möglich. Elektromagnetische Störungen bleiben ausgeschlossen und Messsignale können störsicher über weite Strecken übertragen werden. Der Austausch digitaler Sensoren geschieht ohne Verlust von Kalibrierdaten. Eine hohe Messgeschwindigkeit, hohe Präzision und Auflösung sowie stabile Messwerte sind Kennzeichen digitaler Sensoren. Die Trennung einer elektronischen Wandlung analoger in digitale Signale vom Sensor und die Unterbringung der Digitaltechnologie im Anschlussstecker eröffnet eine Vielzahl weiterer, messtechnischer Vorteile. So bietet ein digitaler ALMEMO® D7 oder D6 Stecker Platz für 10 Mess- und Rechenkanäle. Die Darstellungsbereiche im Messgerät können bei Verwendung dieser neuartigen Stecker auf 200.000 Digits erweitert werden. Die geräteunabhängige Darstellung der Sensorparameter und auch die Konfiguration des Sensors erfolgt über das patentierte Sensormenü. Durch die nun mögliche Anbindung von Fremdsensoren aller Hersteller kann die bestehende Messtechnik immer wieder beliebig erweitert werden.