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Dif­­fe­ren­ti­el­­ler In-line La­­dungs­­­ver­­­stär­ker

IFTA Char­­geAm­p­li­­fier: Ideal für Hoch­tem­­pe­ra­tur Sen­so­ren

In Hochtem­pe­ra­tur-Appli­ka­tio­nen kön­nen keine Pie­zo­sen­so­ren mit in­te­grier­ter Ver­stär­ke­r­elek­tro­nik ein­ge­setzt wer­den, da diese den Tem­pe­ra­tu­ren nicht stand­hält. Hier kom­men ex­ter­ne La­dungs­ver­stär­ker zum Ein­satz, die das La­dungs­si­gnal au­ßer­halb der Hochtem­pe­ra­tur­zo­ne in ein Span­nungs- oder Strom­si­gnal wan­deln und es so auch über wei­te­re Stre­cken über­tra­gen kön­nen.

Der IFTA Char­geAm­pli­fier ist ein Ex nA (ATEX Zone 2) zer­ti­fi­zier­ter, dif­fe­ren­ti­el­ler In-Line La­dungs­ver­stär­ker, der spe­zi­ell auf die An­for­de­run­gen von Hochtem­pe­ra­tur­sen­so­ren zu­ge­schnit­ten ist.

High­lights des IFTA Char­geAm­pli­fier

  • Wähl­ba­re Ver­stär­kung: 0,5 … 250 mV/pC
  • Aus­gangs­si­gnal: 10 Vpp
  • Fre­quenz­be­reich: 3 Hz … 20 kHz
  • IEPE Spei­sung: 4 … 12 mA
  • Kom­pa­ti­bel mit: ICP, CCLD, Iso­tron, Del­ta­tron, Pie­zo­tron, etc.

Da­ten­blatt La­dungs­ver­stär­ker

  • Sehr guter Si­gnal­rauschab­stand von bis zu 116 dB
  • Ex­zel­len­te EMV Ei­gen­schaf­ten
  • Dif­fe­ren­ti­el­ler Ein­gang (sin­gle-ended Ver­si­on ver­füg­bar)
  • Kom­pen­sa­ti­on des „Pop­korn Ef­fek­tes“ und py­ro­elek­tri­scher Ef­fek­te von Sen­so­ren
  • Ex nA (ATEX Zone 2) zer­ti­fi­ziert in Ver­bin­dung mit IFTA AD4IEPE
  • Be­währt in rauer Um­ge­bung bis IP65

Der La­dungs­ver­stär­ker als Be­stand­teil der Mess­ket­te

Der La­dungs­ver­stär­ker der IFTA bie­tet Ex nA (ATEX Zone 2) Zer­ti­fi­zie­rung für Ex­plo­si­ons­schutz, wird über IEPE ver­sorgt und eig­net sich per­fekt für Pie­zo­sen­so­ren in Hochtem­pe­ra­tur­um­ge­bun­gen.

Die Vor­tei­le des La­dungs­ver­stär­kers

IEPE Spei­sung

Der IFTA Char­geAm­pli­fier kann ohne ex­ter­ne Span­nungs­ver­sor­gung zwi­schen Sen­sor und Mess­ge­rät in­te­griert wer­den, da er über IEPE ver­sorgt wird. Dies ver­ein­facht die Mess­ket­te und macht den La­dungs­ver­stär­ker uni­ver­sell kom­pa­ti­bel und in­hä­rent kurz­schluss­si­cher.

Dif­fe­ren­ti­el­ler Ein­gang

Der IFTA Char­geAm­pli­fier ist ein dif­fe­ren­ti­el­ler La­dungs­ver­stär­ker, was op­ti­ma­len Schutz gegen Gleicht­akt­stö­run­gen wie Netz­brum­men ge­währ­leis­tet und so die Si­gnal­qua­li­tät op­ti­miert. Für sin­gle-ended Sen­so­ren ist eine Ver­si­on mit op­ti­mier­ter Gleich­tak­t­un­ter­­drück­ung ver­füg­bar.

Ex­zel­len­te EMV Ei­gen­schaf­ten

Im in­dus­tri­el­len Um­feld muss auf die elek­tro­ma­gne­ti­sche Ver­träg­lich­keit des Mes­se­quip­ments ge­ach­tet wer­den. Die­ser Aspekt wurde bei der Ent­wick­lung des IFTA Char­geAm­pli­fier be­son­ders be­rück­sich­tigt und war Ge­gen­stand zahl­rei­cher Tests im EMV Labor und im Feld.

ATEX Zer­ti­fi­zie­rung

Für den Ein­satz in ex­plo­si­ons­ge­fähr­de­ten Um­ge­bun­gen ist auch eine Ver­si­on mit Ex nA (ATEX Zone 2) Zer­ti­fi­zie­rung er­hält­lich. In die­ser Va­ri­an­te kann sich der IFTA Char­geAm­pli­fier in ATEX Zone 2 be­fin­den und das Mes­sys­tem au­ßer­halb.

An­pass­ba­re Ver­stär­kung

Ab­hän­gig vom Sen­sor kann die pas­sen­de op­ti­ma­le Ver­stär­kung ge­wählt wer­den. Neben den Stan­dard­ver­stär­kun­gen kön­nen dank dem mo­du­la­ren Ver­stär­ker­kon­zept auch in­di­vi­du­el­le An­pas­sun­gen kos­ten­güns­tig rea­li­siert wer­den.

Low Noise

In High-End AD-Wand­lern, wie sie z.B. in der IFTA AD4 Linie zum Ein­satz kom­men, ste­hen heut­zu­ta­ge 24 Bit Prä­zi­si­on zur Ver­fü­gung. Um diese op­ti­mal zu nut­zen bie­tet der IFTA Char­geAm­pli­fier eine be­son­ders rausch­ar­me Ver­stär­kung. Bei 1 kHz be­trägt der Si­gnal­rauschab­stand 116 dB.

IFTA Char­geAm­pli­fier

  • Über­sicht
  • Tech­ni­sche Daten
  • Op­tio­nen
IFTA ChargeAmplifier Ladungsverstärker

Der La­dungs­ver­stär­ker IFTA Char­geAm­pli­fier dient zur Um­wand­lung dy­na­mi­scher La­dungs­si­gna­le in ein Span­nungs­si­gnal, wel­ches über län­ge­re Stre­cken bis zum Mess­sys­tem über­tra­gen wer­den kann.

Funk­tio­nen

  • Un­ter­stüt­zung von Sen­so­ren, die eine La­dung lie­fern, z.B. Hochtem­pe­ra­tur Piezo-Sen­so­ren für Druck, Be­schleu­ni­gung oder Kraft
  • Op­tio­nal er­hält­lich mit Zer­ti­fi­zie­rung und Um­ge­häu­se für EX na (ATEX Zone 2) An­wen­dun­gen
IFTA ChargeAmplifier Ladungsverstärker

All­ge­mein

Kanal­zahl:1
Fre­quenz­be­reich:3 … 20000 Hz
Ge­wicht:175 g ohne ATEX Um­ge­häu­se

La­dungs­ein­gang

Ein­gangsim­pe­danz:1 MΩ
Ver­stär­kung:5, 10, 25, 50, 100 oder 250 mV/pC
Si­gnal-Rausch-Ver­hält­nis:bis zu 116 dB
Kopp­lung:AC-Kopp­lung

Aus­gang

Ar­beits­punkt:12 VDC
Aus­gangs­si­gnal:±5 VAC
IEPE-Ver­sor­gung:4 … 12 mA
IFTA ChargeAmplifier Ladungsverstärker
  • An­de­re Ver­stär­kun­gen und Fre­quenz­be­rei­che sind auf An­fra­ge er­hält­lich
  • Fol­gen­de Mon­ta­ge­op­tio­nen sind er­hält­lich:
    • Wand­mon­ta­ge
    • DIN-Schie­ne
    • Ex nA (ATEX Zone 2) zer­ti­fi­zier­tes Um­ge­häu­se
IFTA ChargeAmplifier Ladungsverstärker
IFTA ChargeAmplifier Ladungsverstärker

Tes­ting

  • Im Sie­mens Clean Ener­gy Cen­ter, Ber­lin führt die AD4Pro zu maß­geb­li­cher Kom­ple­xi­täts­re­du­zie­rung bei der Mess­ket­te und ver­ein­facht so den schnel­len und feh­ler­frei­en Kon­fi­gu­ra­ti­ons­wech­sel

Ser­vice

  • Ser­vice­in­ge­nieu­re wer­den mit täg­lich wech­seln­den Mess­auf­ga­ben kon­fron­tiert. Mit der AD4Pro sind sie auf alle Sen­sor­ty­pen vor­be­rei­tet ohne zu­sätz­li­che ex­ter­ne Ver­stär­ker mit­zu­neh­men

For­schung

  • Bei La­dungs­ver­stär­kern sind in­te­grier­te Ope­ra­ti­ons­ver­stär­ker mit di­rekt an­schlie­ßen­der A/D Wand­lung In Sa­chen Si­gnal­qua­li­tät un­schlag­bar. Der Lehr­stuhl für Tur­bo­ma­schi­nen und Flu­gan­trie­be der TU Mün­chen setzt daher für seine Hochtem­pe­ra­tur-Piezo-Druck­auf­neh­mer auf die AD4Pro.

Pop­­korn-Ef­­fekt Kom­­pen­sa­ti­on

Sen­sor­knacker (“Pop­korn-Ef­fekt”) stel­len bei der La­dungs­ver­stär­kung von Hochtem­pe­ra­tur­sen­so­ren eine be­son­de­re Her­aus­for­de­rung dar. Sie ent­ste­hen, wenn ein sol­cher Sen­sor so schnell er­hitzt wird, dass sich ther­mi­sche Span­nun­gen im Pie­zo­ele­ment auf­bau­en. Bei einer plötz­li­chen Ent­span­nung des Ma­te­ri­als wer­den dann schlag­ar­tig große La­dungs­men­gen frei­ge­setzt. In ein­fa­chen La­dungs­ver­stär­kern kann zu­sätz­lich auch der so­ge­nann­te py­ro­elek­tri­sche Ef­fekt die Elek­tro­nik se­kun­den­lang über­steu­ern und so ef­fek­tiv blind ma­chen.

Um die­ser Her­aus­for­de­rung zu be­geg­nen, wur­den beim IFTA Char­geAm­pli­fier be­son­de­re Maß­nah­men ge­trof­fen, die Aus­wir­kun­gen die­ser Ef­fek­te zu mi­ni­mie­ren. Zu­sätz­lich er­kennt die Soft­wa­re das ty­pi­sche Feh­ler­mus­ter und kann diese In­for­ma­ti­on in der Ana­ly­se be­rück­sich­ti­gen und falsche Re­ge­lungs­ak­tio­nen ver­mei­den.

Das Er­geb­nis ist eine La­dungs­ver­stär­kung mit höchs­ter Ver­füg­bar­keit und Zu­ver­läs­sig­keit.

Wei­te­re The­men zur Mess­tech­nik

An­wen­dung in Ga­stur­bi­nen

Ein ty­pi­scher An­wen­dungs­fall für eine sol­che Mess­ket­te ist die Druck­mes­sung in Brenn­kam­mern sta­tio­närer Ga­stur­bi­nen zur Iden­ti­fi­zie­rung ther­moakus­ti­scher Ver­bren­nungs­in­sta­bi­li­tä­ten.

Hier­zu wird das Span­nungs­si­gnal, das der La­dungs­ver­stär­ker ge­ne­riert von einem ana­lo­gen Ein­gangs­mo­dul (z.B. dem IFTA AD4IEPE) ab­ge­tas­tet. Das IFTA Ar­gusOMDS Sys­tem führt spe­zi­el­le Ana­ly­sen im Fre­quenz- und Zeit­be­reich aus und kann über eine Kom­mu­ni­ka­ti­ons­schnitt­stel­le mit dem Ga­stur­bi­nen­reg­ler die Ma­schi­ne vor Schä­den durch Ver­bren­nungs­schwin­gun­gen schüt­zen.

In sol­chen Appli­ka­tio­nen ist die ef­fek­ti­ve Kom­pen­sa­ti­on von Stör­si­gna­len be­son­ders wich­tig, um kost­spie­li­ge Fehl­ab­schal­tun­gen der Tur­bi­ne zu ver­mei­den.

In Ver­bin­dung mit dem IFTA Ar­gusOMDS wird der La­dungs­ver­stär­ker mit pie­zo­elek­tri­schen Hochtem­pe­ra­tur­sen­so­ren an sta­tio­nären Ga­stur­bi­nen ein­ge­setzt, um vor ther­moakus­ti­schen Schwin­gun­gen in der Brenn­kam­mer zu schüt­zen.

Mehr Er­fah­ren

Die Al­ter­na­ti­­ve: IFTA AD4Pro mit in­­te­­grier­tem La­­dungs­­­ver­­­stär­ker

In Si­tua­tio­nen, bei denen die zu über­brücken­de Stre­cke zum Mess­sys­tem nur we­ni­ge Meter be­trägt, kann die IFTA AD4Pro ein­ge­setzt wer­den. Jeder Ein­gang die­ser Mess­kar­te hat einen ei­ge­nen, voll­wer­ti­gen op­tio­nal zu­schalt­ba­ren IFTA La­dungs­ver­stär­ker in­te­griert.

Auf Grund kur­z­er Über­tra­gungs­we­ge des La­dungs­si­gnals er­mög­licht diese Bau­art op­ti­ma­le Si­gnal­qua­li­tät und Fle­xi­bi­li­tät.

Diese Va­ri­an­te ist auch für mo­bi­le An­wen­dun­gen gut ge­eig­net, da zu­sätz­li­che Elek­tro­nik ent­fällt. Die Ver­stär­kung wird über Soft­wa­re kon­fi­gu­riert und zu­sam­men mit allen an­de­ren Kon­fi­gu­ra­ti­ons­da­ten des Mess­sys­tems ge­spei­chert. Be­son­ders bei grö­ße­ren Messauf­bau­ten hat dies den ent­schei­den­den Vor­teil, dass Än­de­run­gen mit­ge­loggt und ver­gan­ge­ne Kon­fi­gu­ra­tio­nen ein­fach wie­der­her­ge­stellt wer­den kön­nen. Somit wer­den Feh­ler­quel­len ver­mie­den und der Auf­bau fle­xibler.

Emp­foh­le­ne Pro­duk­te

AD4Pro

Ein­gangs­mo­dul mit 4 syn­­chro­­nen ana­lo­­gen Ein­­gän­­gen mit FleXen­se Tech­no­lo­gie.

Ar­gusOMDS

Schutz­­­sys­tem mit Dia­gno­se und Über­wa­chungs­funk­tio­na­li­tät.

Dy­naMas­ter

Dia­­gno­­se­tool für High­s­peed Ana­­ly­­se & in­­tel­­li­­gen­te Vi­­sua­­li­­sie­rung.

Tren­dVie­wer

Schnel­le in­tui­ti­ve On-/Off­li­ne-Ana­ly­se-Soft­wa­re für ef­fi­zi­en­te Vi­sua­li­sie­rung.

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