Suche Messwandler Piezo-digital

Hallo Kollegen,

wir setzen bei uns im Labor für dynamische Kraftmessungen

3D-Piezo-Aufnehmer ein. Das von diesen gelieferte elektrostatische Ausgangssignal wird von einem mehrkanaligen Ladungsverstärker verstärkt, und dann von einer speziellen A/D-Wandlerkarte in einem PC zur Auswertung aufgenommen. Die ganze Hard- und Software ist sehr antiquiert, ich rechne täglich mit einem Systemausfall. Ein Totalersatz ist aber nicht finanzierbar. Die eigentlichen Kraftaufnehmer sind ja auch noch in sehr guter Verfassung.

Mein Gedanke ist nun, den ganzen Kram durch einen elektronischen Wandler zu ersetzen, der das Piezo-Ausgangssignal direkt für einen modernen PC verwendbar macht, entweder als serielles Digitalsignal (RS 232C, oder USB), oder in Form einer PCI-Karte. Mir sind letztes Jahr auf einer Messe solche Dinge begegnet, allerdings habe ich damals ohne jede Prüfung auf konkrete Verwendbarkeit (Signalfrequenz usw.) einfach mal ein paar Prospekte gebunkert. Leider sind diese Prospekte inzwischen verschwunden, und ich finde bei meinen Recherchen die Anbieter nicht mehr (bin ich blöd, oder hab ich damals etwas falsch verstanden?). Kistler als Hersteller der Kraftmessdosen kann nichts anbieten. Hat jemand von euch einen Tipp?

Joachim

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Joachim Schmid
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Joachim Schmid wrote in news:emul84$cat$00$ snipped-for-privacy@news.t-online.com:

Hallo Joachim Bei Piezo-Kraftaufnehmern kommst Du ohne Ladungsverstärker nicht aus, weil die Piezo-Aufnehmer eben nur Ladungen abgeben und keine Spannung. Ein Ladungsverstärker ist im Prinzip ein extrem hochohmiger (Giga- bis Terra-Ohm) Verstärker, der ein belastbares Ausgangssignal für die Weiterverarbeitung erzeugt. Der direkte Anschluss eines normalen Meßverstärkers an einen Piezo-Aufnehmer ergibt Mist.

Etwas anderes sind Piezoresistive Aufnehmer, bei denen die Widerstandsänderung des Kristalls gemessen wird. Das geht meines Wissens auch mit normalen Verstärkern. Die Fa. Kistler liefert beide Typen und hat sehr gute Dokumentationen zu dem Aufnehmer-Thema.

Langer Rede kurzer Sinn: so wie Du das vor hast geht es nicht! Rede mal mit den Kistler-Leuten, wenn Du deren Aufnehmer hast. Ich kenne die als sehr hilfsbereit.

Ich hoffe geholfen zu haben Gruß Hans-Georg

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Hans-Georg Finger

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begin quoting, Hans-Georg Finger schrieb:

Du hast noch nie ein Piezo-Feuerzeug in der Hand gehabt?

Ein Ladungsverstärker schließt schlicht das Eingangssignal kurz - nix "hochohmig".

Definiere "normaler Meßverstärker".

Kistler hat (glücklicherweise) keine Monopolstellung - es gibt alternative Anbieter, die den Eingangsverstärker direkt in die Piezoaufnehmer integrieren, was die Leitungsführung weitaus weniger heikel gestaltet, und sind zudem noch deutlich billiger.

Bei den Preisen ...

Gruß aus Bremen Ralf

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Ralf Kusmierz

Hallo Joachim,

Kann man selbst bauen. Wenn es servierfertig sein soll, frage mal hier:

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Ich kenne diese Firma aber nicht. Kam mir nur in den Sinn, weil sie ja bei Euch in good old Germany ist.

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Joerg

Ralf Kusmierz wrote in news:endp30$ivn$ snipped-for-privacy@online.de:

Hallo Ralf

Ich zitiere hier mal aus einer technischen Beschreibung eines Ladungsverstärkers der Fa. Kistler:

Der Ladungsverstärker besteht aus einem Gleichstromverstärker hoher Eingangsimpedanz mit kapazitiver Gegenkopplung, gefolgt von einem Operationsverstärker ...usw. Der extrem hohe Eingangswiderstand (10hoch14 Ohm = 100 TOhm) wird durch einen Hochspannungs-Doppel-MOSFET in der Eingangs- stufe erreicht.

Nix "Kurzschluss".

Definition Normaler Meßverstärker: Eingangswiderstand 10 MOhm

Laut OP sind die Aufnehmer vorhanden und sollen nicht ersetzt werden!

Bei der Qualität und Lebensdauer ;-)

Gruß aus Regensburg

Hans-Georg

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Hans-Georg Finger

Joerg wrote in news:7symh.10791$ snipped-for-privacy@newssvr27.news.prodigy.net:

Hallo Jörg Ich finde bei dieser Firma keine Ladungsverstärker und die braucht man für Piezo-Kraftaufnehmer (siehe mein anderes Posting). Mal eben gegoogelt:

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gibt es z.B. Ladungsverstärker (Habe keine Verbindung mit dieser Firma) Ich glaube im Netz gibt es noch viel mehr Firmen, die Mess- systeme mit Ladungsverstärker anbieten. Aber ohne diese Ladungsverstärker geht Piezo-Messtechnik nun mal nicht.

Gruß aus Regensburg Hans-Georg

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Hans-Georg Finger

"Hans-Georg Finger" schrieb im Newsbeitrag news:Xns98AD68FF2E304HansGeorgFinger@139.23.33.23...

Hallo Hans-Georg,

Doch! Die Beschreibung ist etwas irreführend. Ein Ladungsverstärker besteht aus einem hochohmigen Operationsverstärker mit einem hochwertigen Kondensator in der Gegenkopplung. Der Piezo-Aufnehmer arbeitet also mit seinem Ausgang gegen einen virtuellen Kurzschluss des Ladungsverstärkers.

Um das Messsignal nicht durch Leckströme zu verfälschen, muss der verwendete Operationsverstärker einen sehr hohen Eingangswiderstand und eine kleine Eingangskapazität besitzen. Dies erreicht man z. B. durch Vorschalten eines FET vor die Eingänge eines integrierten Operationsverstärkers.

Gruß, Alexander

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Alexander Dörr

X-No-Archive: Yes

begin quoting, Hans-Georg Finger schrieb:

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Doch "Kurzschluß": Die kapazitive GK macht nichts anderes, als das Eingangssignal "totzuschlagen", stellt also dynamisch betrachtet einen Kurzschluß dar (was auch sinnvoll ist). Die Verwendung hochohmiger MOS-FET-Eingänge im OP hat natürlich nur den Sinn, die Offsetströme dort klein zu halten, weil die die Gegenkopplungskapazität aufladen und das Meßsignal verfälschen würden.

Kaufe ich wegen unzureichender Spezifikation nicht. Der Ladungsverstärker ist in der Tat das "kritische" Element in der Meßkette nach dem Piezo-Aufnehmer, aber ich habe doch arge Zweifel, daß er soviel wert ist, wie K. dafür verlangt. Einen rauscharmen OP-IC mit extrem kleinem Offsetstrom (und sorgfältig ausgewählten passiven Bauelementen, insbesondere die Gegenkopplungskapazität) findet man auch anderswo deutlich billiger, und es kommt i. a. der Meßgenauigkeit sehr entgegen, wenn der Anwender das Meßprinzip im Detail verstanden hat und auch die ganzen "Dreckeffekte" (Stichwort: Thermospannungen) kennt und berücksichtigt.

Ich sehe so etwas als Aspekt, aber nicht als unumstößlich an. Dennoch bedingen Kistler-Aufnehmer keine Kistler-Verstärker.

Gegen die Qualität habe ich nichts einzuwenden (fragte mich nur häufig, wieso "wilde Signale" auftraten, wenn man an der Sensor-Anschlußleitung wackelte ;-)), aber die Lebensdauer hängt im wesentlichen vom achtsamen Umgang mit den Gerätschaften ab und entzieht sich dem Einfluß des Herstellers.

Gruß aus Bremen Ralf

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Ralf Kusmierz

(Alexander Dörr) 03.01.07 in /de/sci/ing/elektrotechnik:

Man muss sich das wie einen "invertierenden Verstärker" vorstellen, bei dem die Widerstände halt Kondensatoren sind, wobei der Eingangsseitige Kondensator der Piezo-geber ist.

Wie bekommt man sowas DC mässig stabil hin? Choppen?

Rainer

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Rainer Zocholl

X-No-Archive: Yes

begin quoting, Rainer Zocholl schrieb:

Gar nicht - dafür gibt es bei den verhältnismäßig kleinen Ladungen (irgendwas im pC-Bereich), den die Piezos abgeben, zu viele "Dreckeffekte". Man kann die Ladungsverstärker nur zusätzlich *sehr* hochohmig gegenkoppeln und dadurch stabilisieren, im übrigen wird das Nutzsignal über einen (einstellbaren) HP mit sehr niedriger Eckfrequenz ausgekoppelt.

Braucht man gewissermaßen "stationäre" Kräfte als DC-Signal, kann man nur den HP abschalten, gelegentlich die Reset-Taste drücken und beten. ("Spezialisten" versuchen, die verbleibenden parasitären Offset-Ströme und -Spannungen mit einstellbaren hochohmigen Spannungsteilern usw. zu kompnsieren, um sich damit die nutzbare Meßzeit ein wenig zu verlängern - letztlich ist das aber Murks, wer wirklich stationäre Kräfte braucht, muß sein Meßverfahren mal überdenken und sich bei der Waagenindustrie nach elektrostatischen Meßzellen umsehen - Kraftmessung mit Piezos ist genau genommen eine "quick-and-dirty-Methode", auch, wenn man das angesichts der Kistler-Preise nicht glauben mag.)

Das Problem tritt direkt am Sensorsignal auf, da kann man nicht viel dran "rumbasteln". Die Kapazitäten elektronischer Schalter sind viel zu hoch.

Gruß aus Bremen Ralf

Reply to
Ralf Kusmierz

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