投稿者: Shinagawamotkyni

Was ist eine Kunststoffspritze?

Kunststoffspritzen sind Spritzen, die vollständig aus Kunststoff hergestellt sind.

Für Einwegspritzen, die nicht vollständig aus Kunststoff bestehen, siehe Einwegspritzen. Bei einer normalen Spritze besteht die Dichtung auf der Zylinderseite (Kolben) der spritzenähnlichen Struktur, in die die Flüssigkeit oder das Gas gedrückt wird, aus Gummi.

Kunststoffspritzen hingegen bestehen vollständig aus Kunststoff, so dass das Gummimaterial nicht auslaugt und eine Verunreinigung der Gummidichtung (Kontamination) in der Spritze nicht auftritt.

Anwendungen von Kunststoffspritzen

Kunststoffspritzen werden vor allem als Spritzen zum Abmessen bestimmter Volumina in der Medizin, bei wissenschaftlichen Experimenten, bei denen die Gefahr besteht, dass Bestandteile aus dem Gummi herausgelöst werden oder bei wissenschaftlichen Experimenten, bei denen die Verwendungsbedingungen so sind, dass der Gummi verändert werden kann, der Kunststoff aber noch verwendbar ist, verwendet.

Kunststoffspritzen haben eine graduierte Außenhülle (Zylinder), um die Messung und den Transfer von Flüssigkeitsvolumen zu erleichtern. Sie sind relativ preisgünstig und können entsorgt werden.

Funktionsweise von Kunststoffspritzen

Kunststoffspritzen sind so konstruiert, dass sie luftdicht sind, auch wenn nur Kunststoff verwendet wird. Sie bestehen häufig aus einem harten Zylinder aus Polypropylen (PP) und einem etwas weicheren Kolben aus Polyethylen (PE).

In einigen Fällen, in denen die Dichtung aus einem harten Kunststoff besteht, dem es an Elastizität mangelt, wird der Zylinder leicht verformt, so dass er an der Dichtung haftet und eine luftdichte Abdichtung gewährleistet.

Aufbau von Kunststoffspritzen

Eine Kunststoffspritze ist eine Spritze, die aus einem Außenrohr (Zylinder), einem Pumpgriff (Kolben) und einem Dichtungsteil (Dichtung) besteht, das mit dem Kolben verbunden ist und es ermöglicht, durch Drücken und Ziehen des Kolbens Flüssigkeit oder Gas anzusaugen oder abzugeben.

Auswahl einer Kunststoffspritze

1. Werkstoff

Achten Sie darauf, dass das Material für Ihren Zweck geeignet ist. Die meisten Vollkunststoffspritzen haben einen Zylinder aus Polypropylen (PP) und einen Kolben aus Polyethylen (PE). 

2. Maximale Kapazität und Skala

Da die Größen und Skaleneinteilungen je nach dem maximalen Volumen variieren, sollten Sie bei der Auswahl das Volumen, das Sie verwenden möchten und die Skaleneinteilung berücksichtigen. Die Skalenabstufungen von Spritzen für medizinische Geräte sind für jede Größe nahezu einheitlich, bei Spritzen für wissenschaftliche Experimente ist die Skala jedoch je nach Produktserie unterschiedlich, so dass bei der Auswahl besondere Aufmerksamkeit geboten ist. 

3. Lage der Spritzenspitze (mittlere oder seitliche Öffnung)

Es gibt verschiedene Arten von Plastikspritzen, bei denen sich der Auslass in der Mitte der Spritze (mittlere Spitze) oder am Ende (seitliche Spitze) befindet.

Die meisten Zylinder mit mittlerem und kleinem Fassungsvermögen haben eine mittlere Mündung, während bei Zylindern mit großem Fassungsvermögen horizontale Mündungen die Regel sind. Die seitliche Öffnung hat den Vorteil, dass sie auch bei dickeren Spritzen leichter zu entlüften ist. Für mittlere Volumina können sowohl mittlere als auch horizontale Mündungen erhältlich sein; in diesem Fall ist diejenige zu wählen, die in der Praxis leichter zu handhaben ist.

4. Form der Spitze

Kunststoffspritzen haben in der Regel keine Nadel oder eine andere Vorrichtung an der Spitze, daher wird häufig eine Spritzennadel an der Spitze verwendet, wenn man beim Aufsaugen der Flüssigkeit die Flüssigkeitsoberfläche erreichen will. Je nach Situation kann auch ein Schlauch angebracht sein.

Die meisten Kunststoffspritzen sind Luer-Slip- oder Luer-Lock-Typen. Luer-Slip-Spritzen sind so konzipiert, dass sie durch Einstecken einer Nadel oder ähnlichem direkt in die Spritze fixiert werden.

Der Luer-Lock-Typ verfügt über einen Stopfen an der Spitze des Auslasses, der verhindert, dass die Nadel nach dem Einführen durch Drehen und Verdrehen herausgezogen werden kann. Der einfache Luer-Slip-Typ wird verwendet, wenn es keine andere Möglichkeit gibt, die Nadel zu befestigen.

Weitere Informationen zu Kunststoffspritzen

Vorteile von Vollkunststoffspritzen

Der Hauptvorteil besteht darin, dass kein Gummi verwendet wird, so dass das Risiko einer Kontamination durch Gummi gering ist und die Spritze in Lösungsmitteln verwendet werden kann, denen Gummi nicht standhält. Die Vollkunststoffkonstruktion ermöglicht es außerdem, den Kolben und die Dichtung aus einem Stück zu fertigen. Dadurch wird auch das Risiko von Unfällen verringert, bei denen die Dichtung während des Betriebs herausfällt.

Was ist ein Luftdurchflussmesser?

Ein Luftdurchflussmesser ist ein Durchflussmesser, der die durch ein Rohr oder ein anderes Medium strömende Luftmenge misst.

Das Messprinzip von Durchflussmessern ist unterschiedlich, und sie können zur Messung einer breiten Palette von Gasen und Flüssigkeiten verwendet werden. Es gibt eine Vielzahl von Durchflussmessgeräten, und die Ausgabemethode variiert stark von Produkt zu Produkt, z. B. solche mit einem elektrischen Ausgang nur im Sensorteil, der die Durchflussmenge misst, oder solche mit einem Anzeigeteil.

Aufgrund des unterschiedlichen Messprinzips kommen viele berührungslose Typen nicht mit der zu messenden Flüssigkeit in Kontakt.

Anwendungen von Luftdurchflussmessern

Luftdurchflussmesser werden häufig in der Fertigung eingesetzt, wo Flüssigkeiten verwendet werden, z. B. in der chemischen Industrie, in Erdölanlagen, in der Automobilindustrie, in der Halbleiterindustrie, bei elektronischen Bauteilen, in der Pharmazie, in der Lebensmittelindustrie, bei der Verarbeitung von Harzen und bei Schweißprozessen.

Welche Fluide verwendet werden können, hängt vom jeweiligen Produkt ab. Viele Durchflussmesser, die Luft messen können, sind nicht nur in der Lage, Luft zu messen, sondern auch andere Gase wie Stickstoff und Argon.

In Rohrleitungen eingebaute Durchflussmesser können den Durchfluss stören. Es ist wichtig, bei der Auswahl eines Produkts das Ausmaß dieses Effekts zu berücksichtigen.

Funktionsweise von Luftdurchflussmessern

Ein Luftdurchflussmesser ist ein Durchflussmesser, der Gase misst, und sein Messprinzip kann unterschiedlich sein. Beispiele für die Messung des Gasdurchflusses sind Ultraschall-, Differenzdruck-, thermische und Kalman-Wirbel-Durchflussmesser.

1. Ultraschall-Durchflussmessgeräte

Dieser Durchflussmesser nutzt die Eigenschaft von Ultraschallwellen, sich durch ein Material auszubreiten. Die Ultraschallwellen werden diagonal durch das Gas im Rohr empfangen, und der Unterschied in der Laufzeit zwischen den beiden Ultraschallwellen wird in eine Durchflussrate umgewandelt.

Die Vorteile von Ultraschall-Durchflussmessern liegen darin, dass es keinen Druckverlust gibt und einige Typen von außerhalb des Rohrs erfasst werden können.

2. Differenzdruck Durchflussmesser

Das Prinzip des Differenzdruck-Durchflussmessers beruht auf dem Satz von Bernoulli. Eine Blende wird in den von der Flüssigkeit durchströmten Durchflussweg eingebaut, und die Durchflussmenge wird gemessen, indem der Druckunterschied vor und hinter der Blende erfasst wird.

Die Druckdifferenz wird mit einer Membran oder ähnlichem erfasst. Zu den Vorteilen gehören niedrige Kosten. Zu den Nachteilen gehören die Notwendigkeit eines langen geraden Rohrstücks vor und hinter dem Durchflussmesser und ein kleines Maximum-Minimum-Durchflussverhältnis.

3. Thermischer Durchflussmesser

Thermische Durchflussmesser messen die Durchflussmenge, indem sie die Wärmemenge erfassen, die die Flüssigkeit einem Heizelement entzieht. Da es keine beweglichen Teile gibt, ist keine Wartung erforderlich, und es können selbst kleinste Durchflussmengen gemessen werden. Es gibt auch Typen, die Temperaturen bis zu mehreren hundert Grad Celsius und bis zu -100 Grad Celsius messen können. Die direkte Messung des Massendurchsatzes von Gasen ist möglich.

4. Kalman-Wirbel-Durchflussmesser

Wenn eine Flüssigkeit durch ein Objekt strömt, werden regelmäßige Wirbel erzeugt. Kalman-Wirbel-Durchflussmesser messen die Durchflussmenge, indem sie die Anzahl dieser Wirbel mit einem piezoelektrischen Element oder ähnlichem erfassen. Sie sind anfällig für Vibrationen und akustische Geräusche und erfordern für den Einbau einen geraden Rohrabschnitt.

5. Flächendurchflussmesser

Bei Flächendurchflussmessern blockiert ein Schwebekörper in einem vertikalen, konisch zulaufenden Rohr den Durchfluss von unten nach oben, sodass vor und hinter dem Schwebekörper ein Druckunterschied entsteht. Der Zähler ruht an einer Stelle, an der sich das Gewicht des Schwebekörpers und die durch die Druckdifferenz verursachte Kraft die Waage halten.

Die Vorteile dieses Systems sind seine geringen Kosten aufgrund seines einfachen Aufbaus und die Tatsache, dass es weder eine gerade Rohrstrecke noch eine Stromversorgung benötigt. Demgegenüber stehen Nachteile wie große Fehler bei Pulsation und Probleme mit Verschmutzung und Verschleiß der Schwimmer.

6. Coriolis-Durchflussmesser

Coriolis-Durchflussmessgeräte bestehen aus zwei U-Rohren, einem Vibrator und einem Kraftsensor. Dieser Durchflussmesser nutzt das Prinzip, dass die beiden oszillierenden U-Rohre, durch die die Flüssigkeit fließt, Kräfte in entgegengesetzter Richtung zueinander erzeugen, d.h. Corioliskräfte.

Das Messprinzip hat zwar den Nachteil, dass es die Gesamtlänge vergrößert, aber der Massendurchfluss kann direkt gemessen werden. Sie sind sehr genau und reaktionsschnell.

Auswahl eines geeigneten Luftdurchflussmessers

Es gibt viele Arten von Durchflussmessern, und die Auswahl sollte nach folgenden Kriterien erfolgen: Messobjekt, Messzweck und Preis.

1. Messobjekt

Dichte, Viskosität, Leitfähigkeit, Verunreinigungen, Korrosivität, maximale und minimale Durchflussraten, Pulsation, Temperatur, Druck, zulässiger Druckabfall usw. der zu messenden Luft sollten berücksichtigt werden.

2. Zweck

Die Festlegung des Verwendungszwecks der Messergebnisse klärt die Genauigkeit der Messung und hilft bei der Auswahl des geeigneten Durchflussmessers. Wenn der Zweck beispielsweise darin besteht, die Durchflussmenge zu überwachen oder zu melden, ist eine hohe Genauigkeit nicht erforderlich.

Auch wird der Massendurchfluss oft durch Umrechnung aus dem Volumendurchfluss gewonnen, aber wenn Genauigkeit erforderlich ist, wird ein Durchflussmesser benötigt, der den Massendurchfluss direkt messen kann. Hierfür eignen sich insbesondere thermische oder Coriolis-Durchflussmessgeräte.

Was ist eine halbautomatische Lichtbogenschweißmaschine?

Halbautomatische Lichtbogenschweißmaschinen sind eine Art von Schweißgeräten, bei denen das zum Schweißen verwendete Metall automatisch zugeführt wird.

Normalerweise wird beim Schweißen von Metallen das zum Schweißen benötigte geschmolzene Metall mit einem Heizgerät, dem Brenner, erhitzt und geschmolzen. Wenn dies jedoch manuell geschieht, sind beide Hände mit der Hand, die das geschmolzene Metall hält, und der Hand, die den Brenner hält, beschäftigt, was es schwierig macht, das zu schweißende Metall zu halten. Aus diesem Grund wurden halbautomatische Lichtbogenschweißmaschinen entwickelt, die automatisch nur das Schmelzen des geschmolzenen Metalls übernehmen.

Anwendungen von halbautomatischen Lichtbogenschweißmaschinen

Halbautomatische Lichtbogenschweißmaschinen werden im Allgemeinen zum Schweißen von Metall auf Metall verwendet. Da das geschmolzene Metall automatisch zugeführt wird, kann das Schweißen wesentlich schneller erfolgen als bei manuellen Schweißvorgängen.

Sie können zum Schweißen einer großen Anzahl von Teilen eingesetzt werden, um die Arbeitseffizienz zu verbessern, haben aber den Nachteil, dass sie ein schlechteres Ergebnis liefern als das manuelle Schweißen, weshalb sie häufig zum Schweißen von schwer einsehbaren Teilen wie LKW-Ladeflächen oder Winkeln und Rohren für die Montage von Konstruktionen eingesetzt werden.

Funktionsweise der halbautomatischen Lichtbogenschweißmaschinen

Halbautomatische Lichtbogenschweißmaschinen bestehen aus einem Brenner, einer Spitzenvorrichtung, die geschmolzenes Metall schmelzen kann, einer Vorrichtung, die das geschmolzene Metall zuführt, und einer Stromquelle, die diese Geräte steuert. Der Brenner ist mit einem Schalthebel ausgestattet, der bei Betätigung einen elektrischen Strom fließen lässt, der Wärme auf das zu schweißende Metall oder die Schmelze überträgt und das Schweißen ermöglicht.

Das geschmolzene Metall darf nicht mit Sauerstoff reagieren. Aus diesem Grund sind halbautomatische Lichtbogenschweißmaschinen im Allgemeinen mit einer Gasdüse an der Spitze des Schweißgeräts ausgestattet.

Die Art der halbautomatischen Lichtbogenschweißmaschinen hängt von der Art des ausgestoßenen Gases ab.

Dazu gehören das CO2-Schweißen, bei dem Kohlendioxid wie Kohlensäure als Schutzgas verwendet wird, das MIG-Schweißen, bei dem Argon oder Helium zum Einsatz kommt, und das MAG-Schweißen, bei dem ein Gasgemisch aus 20 % Kohlendioxid und 80 % Argon verwendet wird.

Da Gasschweißgeräte jedoch in geschlossenen Räumen eingesetzt werden müssen, da sie windanfällig sind, wurde in den letzten Jahren eine zunehmende Zahl von nicht gasbetriebenen halbautomatischen Schweißgeräten für den Einsatz im Freien entwickelt.

Arten von halbautomatischen Lichtbogenschweißmaschinen

Es gibt folgende Arten von halbautomatischen Lichtbogenschweißmaschinen:

1. Das CO2-Schweißen

Der Vorteil des CO2-Schweißens liegt in der Verwendung des kostengünstigen Kohlendioxids, das sich zudem durch eine tiefe Schmelzung und eine hohe Festigkeit auszeichnet. Das Endergebnis ist weder gut noch schlecht, aber der Nachteil ist die hohe Verbrennungsgefahr aufgrund der großen Menge an entstehenden Spritzern (Funken).

Darüber hinaus kann CO2 nicht zum Schweißen von Aluminium und Edelstahl verwendet werden, da es eine chemische Reaktion mit Nichteisenmetallen hervorruft. Es wird in vielen Bereichen eingesetzt, vom Bauwesen bis zur Karosseriemontage.

2. MIG-Schweißen

Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass es mit Inertgas arbeitet, so dass Spritzer weniger wahrscheinlich sind und eine sehr saubere Schweißoberfläche erzielt werden kann. Darüber hinaus können Nichteisenmetalle wie Aluminium und Edelstahl nur mit MIG geschweißt werden.

Zu den Nachteilen gehören die hohen Kosten für Inertgas und die Tendenz des Inertgases, den Lichtbogen zu streuen, was zu einem geringen Einbrand führt.

Daraus ergeben sich auch Nachteile wie eine geringere Festigkeit als bei anderen Gasschweißverfahren. Es wird hauptsächlich in Bereichen eingesetzt, in denen die Qualität des Aussehens von Bedeutung ist.

3. MAG-Schweißen

Dieses Schweißverfahren verwendet eine Mischung aus Inertgas und CO2 und hat den Vorteil, dass es weniger Spritzer erzeugt als CO2 und im Vergleich zu MIG niedrigere Betriebskosten hat.

Es ist auch ein Verfahren mit höherer Festigkeit aufgrund seiner größeren Schmelztiefe. Auf der anderen Seite hat es den Nachteil, dass es nicht zum Schweißen von Aluminium und Edelstahl verwendet werden kann, da es CO2 enthält.

Weitere Informationen zu halbautomatischen Lichtbogenschweißmaschinen

Merkmale von halbautomatischen Lichtbogenschweißmaschinen

Der Vorteil der halbautomatischen Lichtbogenschweißgeräte besteht darin, dass sie auch für schweißunerfahrene Techniker relativ einfach zu schweißen sind, da der zu schmelzende Draht automatisch zugeführt wird. Beim Schutzgasschweißen, einem typischen manuellen Schweißverfahren, wird die Schweißelektrode beim Schweißen immer kürzer, so dass sie mit konstanter Geschwindigkeit bis zum Ende der Schweißstelle zugeführt werden muss, wobei der optimale Abstand zum Grundwerkstoff eingehalten werden muss.

Halbautomatische Lichtbogenschweißmaschinen haben den Vorteil, dass sie den Abstand zum Grundwerkstoff automatisch einhalten, so dass eine optimale Verarbeitung erreicht werden kann, indem nur auf die Vorschubgeschwindigkeit geachtet wird.

Was ist ein optischer Encoder?

Ein optischer Encoder ist eine Art von Encoder, der einen optischen Sensor als Erfassungsmethode für physikalische Größen verwendet.

Der Encoder ist ein Positionssensor, der physikalische Größen wie den Weg der Linearachse oder den Drehwinkel erfasst und die Positionsinformationen als elektrisches Signal ausgibt. Bei optischen Drehgebern wird eine Scheibe mit einem Schlitz, das so genannte Kodierrad, gedreht und das durch den Schlitz hindurchtretende oder vom Schlitz reflektierte Licht wird von einem optischen Sensor erfasst.

Es gibt zwei Arten von Encodern : lineare Encoder, die lineare Bewegungen erfassen, und Encoder, die Rotationsbewegungen messen. Encoder werden bei weitem am häufigsten verwendet, da sie mit Motoren kombiniert werden können und ein breites Anwendungsspektrum haben.

Anwendungen für optische Encoder

Encoder werden unter anderem im Bereich der Industrieausrüstung eingesetzt. Optische Encoder zeichnen sich insbesondere durch hohe Genauigkeit, hohe Auflösung und relativ hohe Geschwindigkeit aus. Sie werden daher in Anwendungen wie der Servosteuerung, der Steuerung von Aufzugsmotoren, Hohlmotoren mit durchgehender Achse und Motoren, die sich mit hohen Geschwindigkeiten drehen, eingesetzt, wo die Signalgenauigkeit in Industrieanlagen erforderlich ist.

Sie können auch in Umgebungen eingesetzt werden, in denen starke Magnetfelder erzeugt werden, ohne durch das umgebende Magnetfeld beeinträchtigt zu werden, was sie für die Steuerung von Antrieben und die Positionierung von MRT-Geräten (Kernspintomographie) und Linearmotoren nützlich macht.

Aufbau von optischen Encodern

Optische Encoder bestehen aus einem lichtemittierenden Element, z. B. einer LED, einem lichtempfangenden Element, z. B. einer Fotodiode oder einem Fototransistor, einer Linse und einer Scheibe mit einem Schlitz, dem so genannten Coderad.

1. Licht emittierendes Element (LED)

Als lichtemittierendes Element wird in optischen Encodern in der Regel eine Infrarot-LED verwendet. Manchmal werden farbige LEDs mit kürzeren Wellenlängen verwendet, um die Lichtstreuung zu verringern. Bei Anwendungen, die eine hohe Leistung und Auflösung erfordern, werden teure Laserdioden eingesetzt.

2. Linsen

Das von lichtemittierenden Elementen ausgestrahlte Licht ist ein diffuses Licht mit geringer Richtwirkung. Eine konvexe Linse wird verwendet, um das Licht parallel zu machen.

3. Kordelräder

Ein Kordelrad ist eine Scheibe mit Löchern, durch die das Licht hindurchtreten oder blockiert werden kann. Zu den Materialien gehören Metall, Kunststoff und Glas. Metallscheiben sind widerstandsfähiger gegen Vibrationen, Temperatur und Feuchtigkeit und können daher in industriellen Anwendungen eingesetzt werden.

Kunststoff ist billiger, eignet sich für die Massenproduktion und wird in Verbraucheranwendungen eingesetzt. Glas wird verwendet, wenn hohe Präzision und Auflösung erforderlich sind.

4. Fotodetektoren

Als Lichtempfangselemente werden in der Regel Fotodioden und Fototransistoren aus Halbleitermaterialien wie Silizium, Germanium und Indium-Gallium-Phosphat verwendet.

Arten von optischen Encodern

Es gibt zwei Arten von optischen Encodern: transmissive und reflektive.

1. Transmissiver Typ

Beim transmissiven Typ sind ein lichtemittierendes Element und ein lichtempfangendes Element auf gegenüberliegenden Seiten des Kodierrads angeordnet und das vom lichtemittierenden Element emittierte Licht wird erfasst, wenn es den Schlitz im Kodierrad durchdringt oder von ihm blockiert wird.

2. Reflektierender Typ

Beim reflektierenden Typ sind das lichtemittierende Element und das lichtempfangende Element auf der gleichen Oberfläche angeordnet und das vom Reflektor auf dem Kodierrad reflektierte/nicht reflektierte Licht wird erfasst.

Funktionsweise von optischen Encodern

Bei optischen Encodern wird das Licht, das das Kodierrad durchläuft oder von diesem reflektiert wird, vom Lichtempfangselement empfangen und in ein elektrisches Signal umgewandelt. Jeder Schlitz im Kodierrad bewirkt ein Ein- und Ausschalten des Lichts, das vom Lichtempfangselement empfangen wird, das ein Impulssignal ausgibt. Da die Schlitze in gleichen Abständen angeordnet sind, kann die Drehzahl durch Zählen der Impulse ermittelt werden.

Optische Encoder verwenden in der Regel zwei Impulssignale, die um einen Viertelzyklus phasenverschoben sind, um die Drehrichtung zu erkennen.

Auswahl eines optischen Encoders

Die Signalgenauigkeit von optischen Encodern ist hoch, da die physikalischen Abmessungen der reflektierenden Teile und der Schlitze fest sind. Um die Auflösung zu erhöhen, gibt es jedoch eine physikalische Grenze für die Spaltbildung, was die Konstruktion komplexer optischer Systeme und Mechanismen erforderlich macht, die dadurch größer und teurer werden.

Sie sind anfällig für Verunreinigungen durch Staub und Öl, die das Licht blockieren. Ein niedriger Stromverbrauch ist schwer zu erreichen, da Strom durch das lichtemittierende Element fließen muss, um die Signalausgabe zu stabilisieren.

Was ist ein magnetischer Encoder?

Ein magnetischer Encoder ist eine Art von Encoder, der einen magnetischen Sensor verwendet, um Änderungen in der Magnetfeldverteilung als Erfassungsmethode für physikalische Größen zu erkennen.

Encoder sind Positionssensoren, die physikalische Größen wie lineare Achsenbewegungen und Drehwinkel erfassen und Positionsinformationen als elektrische Signale ausgeben.

Es gibt zwei Arten: lineare Encoder, die lineare Bewegungen erfassen, und rotierende Encoder, die rotierende Größen messen. Drehgeber, die in Kombination mit Motoren ein breites Anwendungsspektrum haben, werden bei weitem am häufigsten eingesetzt.

Anwendungen von magnetischen Encodern

Magnetische Encoder finden breite Anwendung im Bereich der Industrieausrüstung usw. Insbesondere sind sie resistent gegen Öl, Wasser, Staub und andere Verunreinigungen und weisen eine ausgezeichnete Hitze-, Vibrations- und Stoßfestigkeit auf. Sie eignen sich daher für den Einsatz in rauen Umgebungen, z. B. bei hohen Temperaturen und starken Vibrationen und Stößen. Insbesondere können sie für Werkzeugmaschinen und Industrieanlagen in staubigen Umgebungen und in Fabriken eingesetzt werden, in denen Wasser und Schneidöl verspritzt werden.

Im Gegensatz zu optischen Encodern benötigt der Encoder keine Scheibe mit Schlitz und die gleiche Auflösung kann bei geringerer Größe erreicht werden. Im Vergleich zu optischen Encodern haben magnetische Encoder weniger Bauteile und einen geringeren Stromverbrauch, weshalb sie häufig dort eingesetzt werden, wo Kompaktheit, Leichtigkeit und geringer Stromverbrauch wichtig sind.

Funktionsweise der magnetischen Encoder

Es gibt zwei Arten von Encoder-Ausgabemethoden: inkrementale, die den Winkel relativ zur Ausgangsposition ausgeben und absolute, die den Winkel als absoluten Wert ausgeben. Bei magnetischen Encodern entspricht die Sinuskurve der Spannungswellenform dem absoluten Winkel, was die absolute Ausgabe einfacher macht als bei optischen Encodern.

Ein typischer magnetischer Encoder besteht aus einem magnetischen Sensor und einem Dauermagneten:

1. Magnetischer Sensor

Als magnetische Sensoren werden Hall- und MR-Elemente verwendet. Hall-Elemente sind Sensoren, die Magnetismus mithilfe des Hall-Effekts erkennen, bei dem eine der magnetischen Flussdichte und -richtung entsprechende Spannung erzeugt wird, wenn ein elektrischer Strom durch eine dünne Halbleiterschicht fließt.

MR-Elemente, auch magnetoresistive Elemente genannt, sind Sensoren, die Magnetismus mit Hilfe des magnetoresistiven Effekts erkennen, bei dem sich der elektrische Widerstandswert mit der Stärke des Magnetfelds ändert.

2. Dauermagnete

Dauermagnete werden an rotierenden oder sich bewegenden Objekten angebracht. Wenn sich die Welle dreht und sich die Position des Dauermagneten ändert, ändert sich die Magnetfeldverteilung und die am Magnetsensor anliegende magnetische Flussdichte. Der Magnetsensor wandelt die Änderung der magnetischen Flussdichte in ein elektrisches Signal um und kann Positionsinformationen über die Welle ausgeben.

Merkmale von magnetischen Encodern

Magnetische Encoder sind anfällig für magnetische Störungen durch Elektromotoren. Daher ist der Betriebstemperaturbereich, in dem sie arbeiten können, begrenzt.

Bis heute wurden die magnetischen Encoder mehrfach verbessert. Ihre allgemeine Genauigkeit und Auflösung sind jedoch geringer als die von optischen und kapazitiven Encodern.

Optische Encoder sind jedoch anfälliger für Schmutz, Staub und Öl. Kapazitive Encoder hingegen sind unempfindlich gegenüber Verunreinigungen aus der Umgebung, sparen Platz, haben eine lange Lebensdauer und können rauen Temperaturen standhalten.

Aufbau von magnetischen Encodern

1. Magnetischer Sensor

Hall-Elemente, d. h. magnetische Sensoren, die den Hall-Effekt nutzen, werden hauptsächlich aus Halbleitermaterialien hergestellt. Zu den Halbleitermaterialien gehören Verbindungshalbleiter wie Indiumarsenid (InAs), Galliumarsenid (GaAs) und Indiumantimon (InSb) sowie Silizium (Si), das auf einen IC-Chip montiert werden kann.

Indiumarsenid bietet ein gutes Gleichgewicht zwischen Temperatureigenschaften und Empfindlichkeit, Galliumarsenid hat stabile Temperatureigenschaften und Indiumantimon eine hohe Empfindlichkeit. Hall-Elemente können in zwei Typen unterteilt werden, die die Stärke des Magnetfelds in Längs- und Querrichtung erfassen.

2. Dauermagnete

Eine gängige Form von Dauermagneten, die in magnetischen Encodern verwendet wird, ist die Scheibenform, die in radialer oder ebener Richtung magnetisiert ist. Sowohl die Abmessungen des Drehgebers als auch das Magnetmaterial können gewählt werden, solange die Anforderungen an die magnetische Flussdichte für den Betrieb erfüllt sind.

Die wichtigsten verwendeten Typen sind Ferrit, Neodym (Ne-Fe-B) und Samacova (SmCo). Werkstoffe auf Ferritbasis sind billiger, Werkstoffe auf Neodymbasis sind kleiner und leichter und Werkstoffe auf Samarium-Kobaltbasis haben bessere Temperatureigenschaften.

Was ist ein Momentan-Durchflussmesser?

Ein Momentan-Durchflussmesser ist ein Messgerät, das die Flüssigkeitsmenge anzeigt, die zu einem bestimmten Zeitpunkt durch ein Rohr fließt.

Er bezieht sich hauptsächlich auf Geräte, die Werte vor Ort anzeigen.

Anwendungen von Momentan-Durchflussmessern

Momentan-Durchflussmesser werden hauptsächlich in der Industrie an Produktionsstandorten eingesetzt. Zu den spezifischen Verwendungen gehören:

• Leistungsprüfung von Pumpen, Motoren usw.
• Durchflussüberwachung von Schmieröl, Kühlwasser usw.
• Durchflussüberwachung von Dosierpumpen in Abgasanalysegeräten
• Überwachung des Soledurchflusses in Kühlaggregaten
• Zugluftüberwachung in lokalen Abluftsystemen
• Verschiedene Durchflussüberwachungen von zentralen Klimaanlagen in Hochhäusern

Wenn ein Durchflussmesser mit elektrischen Kontakten gewählt wird, ist es auch möglich, einen oberen und unteren Grenzwert für den Flüssigkeitsdurchfluss in den Rohrleitungen zu melden.

Funktionsweise der Momentan-Durchflussmesser

Staurohrdurchflussmesser und Schwebekörperdurchflussmesser werden häufig als Momentan-Durchflussmesser eingesetzt.

1. Pitotrohr-Durchflussmesser

Pitotrohr-Durchflussmesser sind eine Art von Differenzdruck-Durchflussmesser. Zur Messung wird ein zylindrisches Rohr, das so genannte Pitotrohr, parallel zur Strömungsfläche der Flüssigkeit eingeführt. Das Pitotrohr hat Messöffnungen in der Strömungsfläche und auf der gegenüberliegenden Seite, und der Differenzdruck zwischen den beiden Öffnungen wird gemessen und in eine Durchflussmenge umgewandelt.

Die Vorteile von Pitotrohr-Durchflussmessern sind der geringe Druckabfall und die hohe Genauigkeit. Sie eignen sich auch für die Durchflussmessung in Rohren mit großem Durchmesser. Sie müssen jedoch regelmäßig gereinigt werden, da die Messöffnungen verstopfen können. Sie sind auch nicht für Flüssigkeiten geeignet, die Feststoffe enthalten.

2. Schwebekörper-Durchflussmesser

Schwebekörper-Durchflussmesser bestehen aus einem Glasrohr mit Skala und einem darin eingeschlossenen Schwebekörper. Wenn Flüssigkeit in das Glasrohr fließt, schwimmt der Schwebekörper und zeigt die Durchflussmenge an. Sie sind zwar einfach konstruiert und kostengünstig, haben aber einen hohen Druckverlust und sind nicht für Rohrleitungen mit großem Durchmesser geeignet. Daher werden sie in relativ kleinen Systemen eingesetzt.

Arten von Momentan-Durchflussmessern

Neben Pitotrohr- und Schwebekörper-Durchflussmessern gibt es verschiedene Arten von Momentan-Durchflussmessern. Nachfolgend sind Beispiele für Momentan-Durchflussmesser aufgeführt, die in Durchflussmessern verwendet werden:

1. Volumetrische Durchflussmesser

Volumetrische Durchflussmesser sind Durchflussmesser mit Zahnrädern im Strömungsweg der Flüssigkeit. Die Durchflussmenge wird durch die Bewegung der Zahnräder angezeigt, während die Flüssigkeit durch den Kanal fließt. Während die Genauigkeit hoch ist, besteht der Nachteil in einem großen Druckabfall. Außerdem fließt die Flüssigkeit nicht, wenn die Zahnräder klemmen.

Aufgrund ihrer Eigenschaften werden sie häufig als Transaktionszähler eingesetzt, z. B. als Gas- und Heizölzähler. Obwohl sowohl eine integrale Durchflussmessung als auch eine momentane Durchflussmessung möglich ist, werden sie am häufigsten für die integrale Durchflussmessung verwendet.

2. Elektromagnetischer Durchflussmesser

Dieser Durchflussmesser misst die elektromotorische Kraft, die von den Elektronen in der fließenden Flüssigkeit ausgeht, und wandelt sie in einen Durchflusswert um. Da die Messelektronik aufgeführt ist, ist eine Stromversorgung erforderlich. Einige Produkte können jedoch eine eingebaute Batterie haben.

Sie haben fast keinen Druckabfall und behindern den Flüssigkeitsstrom nicht. Aufgrund des Messprinzips kann jedoch der Durchfluss von nicht leitfähigen Flüssigkeiten nicht gemessen werden. Dieser Durchflussmesser ist sowohl für die integrierte Durchflussmessung als auch für die Messung des momentanen Durchflusses geeignet.

3. Ultraschall-Durchflussmesser

Ultraschall-Durchflussmesser erzeugen Ultraschallwellen von außerhalb des Rohrs, empfangen sie an einem Empfänger quer durch die Flüssigkeit, messen die Frequenzänderung und die Änderung der Ankunftszeit und wandeln sie in die Durchflussmenge um. Aufgrund des Messprinzips ist eine Stromversorgung zur Erzeugung von Ultraschallwellen erforderlich.

Während die Messung ohne Druckverlust möglich ist, ist sie nicht möglich, wenn Luftblasen in der Flüssigkeit enthalten sind. Es ist sowohl eine integrale Durchflussmessung als auch eine momentane Durchflussmessung möglich, aber am häufigsten werden sie für die momentane Durchflussmessung verwendet.

Weitere Informationen zu Momentan-Durchflussmessern

1. Beziehung zwischen Durchfluss und Durchflussmesser

Die Durchflussmenge ist das Volumen oder die Masse der in einer Zeiteinheit fließenden Flüssigkeit. Das Messgerät, das die Durchflussmenge misst, wird als Durchflussmesser bezeichnet. Es gibt zwei Arten von Durchflussmessern – Momentan-Durchflussmesser und Totalisator-Durchflussmesser – und sie werden je nach Managementmethode unterschiedlich eingesetzt.

2. Unterschied zwischen momentanem und totalisiertem Durchfluss

Es gibt zwei Arten von Durchflussmengen: den momentanen Durchfluss und den totalisierten Durchfluss.

Management des momentanen Durchflusses
Die Steuerung des momentanen Durchflusses wird verwendet, um das Volumen oder die Masse der Flüssigkeit zu messen, die in einer Zeiteinheit durch ein Rohr fließt. Der momentane Durchfluss drückt die Messung in Form eines Wertes pro Zeiteinheit aus. Wenn zum Beispiel 10 Liter in einer Minute fließen, beträgt der momentane Durchfluss 10 l/min.

Totalisierte Durchflussrate
Der summierte Durchfluss wird zur Messung des Volumens oder der Masse der durch ein Rohr fließenden Flüssigkeit verwendet und ist der kumulative Wert des Durchflusses vom Beginn bis zum Ende der Messung. Er wird als kumulierter Wert vom Beginn bis zum Ende der Messung gemessen und oft als Volumen ausgedrückt, z. B. 10 l, da er sich auf die Durchflussmenge über einen bestimmten Zeitraum bezieht.

Was ist ein Vakuum-Manometer?

Ein Vakuum-Manometer (englisch: vacuum pressure gauge) ist ein Druckmessgerät, das Unterdruck unterhalb des Atmosphärendrucks misst.

Es gibt drei Arten von Manometern: Druck-, Verbund- und Vakuum-Manometer. Diese Geräte unterscheiden sich durch den Druckbereich, den sie messen können: Druck-Manometer können nur Überdruck messen, Verbund-Manometer können einen begrenzten Bereich von Über- und Unterdruck messen und Vakuum-Manometer können nur Unterdruck messen.

Daher muss darauf geachtet werden, dass Vakuum-Manometer nur für die Messung von Unterdruck verwendet werden, da dies zu Fehlfunktionen führen kann.

Anwendungen von Vakuum-Manometern

Vakuum-Manometer werden in Plasmaätzanlagen für die Herstellung von Halbleitern, in der Metallurgie, in der organischen Synthese und in anderen experimentellen Einrichtungen verwendet. Weitere Anwendungen sind Ionenstrahl-, Verdampfungs- und Verarbeitungsanlagen, die eine saubere Oberfläche erfordern.

Bei Vorgängen, bei denen die Luft aus den Rohrleitungen entfernt, ein Vakuum erzeugt und dann mit Gas gefüllt wird, werden Vakuum-Manometer zur Messung des Vakuumgrades eingesetzt. Ein bekannter Anwendungsfall ist die Installation einer neuen Klimaanlage.

Indem die Rohrleitungen der Klimaanlage nur mit Kühlgas gefüllt werden, kann die Klimaanlage störungsfrei betrieben werden.

Funktionsweise von Vakuum-Manometern

Es gibt drei Hauptmethoden zur Messung des Vakuumdrucks: mechanische, Gastransport- und Gasionisierungsphänomene.

1. Mechanische Phänomene

Die Messung mechanischer Phänomene kann mit U-Rohr-, McLeod-, Membran-, Rohrfeder- und Totgewichts-Manometern durchgeführt werden.

U-Rohr-Manometer
Es handelt sich um ein Differenz-Manometer, bei dem ein Ende eines Glas-U-Rohrs evakuiert und mit einem Vakuum verschlossen ist. Es ist in der Lage, Druckunterschiede in Gasen aus der Höhe der durch den Druckunterschied erzeugten Flüssigkeitssäule abzulesen und ist nicht von der Art des Gases abhängig. Es kann daher absolute Druckwerte messen.

McLeod-Manometer
Diese Quecksilber-Flüssigkeitssäulen-Manometer werden zur Messung des Drucks von Hochvakua verwendet. Sie sind mit einem Mechanismus ausgestattet, der das Gas komprimiert, um den Druck auszudehnen, so dass der absolute Druck gemessen werden kann.

Membran-Manometer
Dies ist ein System, das mechanisch, optisch oder elektrisch das Ausmaß der Verformung misst, die durch den Druck auf eine Membrane verursacht wird.

2. Gastransportphänomene

Wärmeleitfähigkeits-Vakuum-Manometer sind Vakuum-Manometer, die sich das Transportphänomen von Gasen zunutze machen. Sie machen sich die Eigenschaft zunutze, dass die Wärmeleitfähigkeit von Gasen mit dem Druck variiert.

Es gibt viele Arten von Wärmeleitungsmanometern, darunter Pirani-, Thermistor- und Thermoelement-Manometer. Es ist wichtig zu wissen, dass die Wärmeleitfähigkeit von Vakuum-Manometern im Hochvakuum stärker von der Wärmestrahlung als von der Wärmeleitfähigkeit beeinflusst wird. Daher haben Wärmeleitungs-Vakuum-Manometer den Nachteil, dass sie nicht zum Messen von Hochvakuum verwendet werden können.

Pirani-Manometer sind Messgeräte, die Änderungen des elektrischen Widerstands feststellen. Ein Strom wird durch einen dünnen Platinwiderstandsdraht geleitet, und die Änderung des Platinwiderstands aufgrund von Wärmeverlusten durch Zusammenstöße von Gasmolekülen durch eine Brückenschaltung erfasst.

3. Gasionisierungsphänomene

Diese Methode nutzt das Ionisationsphänomen von Gasen zur Messung des Vakuums. Es gibt verschiedene Typen, darunter Heißkathoden-Ionisations-, Kaltkathoden-Ionisations- und Strahlungs-Manometer:

Thermokathoden-Ionisations-Manometer
Die Glühkathode emittiert thermische Elektronen, die das Gas ionisieren und die erzeugten Ionen werden gemessen.

Kaltkathoden-Ionisations-Manometer
Bei dieser Methode wird eine Kaltkathodenentladung verwendet, um ein Gas zu ionisieren und die erzeugten Ionen zu messen.

Strahlungs-Manometer
Dieses misst durch Strahlung erzeugte Ionen.

Auswahl eines geeigneten Vakuum-Manometers

Da es viele verschiedene Arten von Vakuum-Manometern gibt, ist es notwendig, das geeignete Vakuum-Manometer für den jeweiligen Zweck auszuwählen. Das Vakuumniveau des zu messenden Raums kann als Niedrigvakuum, mittleres Vakuum, Hochvakuum oder Ultrahochvakuum klassifiziert werden.

• Niedervakuum: 105 Pa bis 102 Pa
• Mittleres Vakuum: 102 Pa bis 10-1 Pa
• Hochvakuum: 10-1 Pa bis 10-5 Pa
• Ultrahochvakuum: 10-5 Pa bis 10-8 Pa
• Extrem hohes Vakuum: 10-8 Pa oder weniger

U-Rohr-Quecksilber-Manometer und Membran-Vakuum-Manometer können im Niedrigvakuumbereich messen. McLeod-Manometer können vom Hoch- bis zum Niedrigvakuum messen.

Pirani-Manometer messen im niedrigen bis mittleren Vakuumbereich, während Ionisations-Manometer im mittleren bis ultrahohen Vakuumbereich messen.

Was ist ein dielektrisches Elastomer?

Dielektrische Elastomere sind Elastomere, die ihre Form verändern, wenn das Material einem starken elektrischen Feld ausgesetzt wird, was zu einer erheblichen Dehnung führt.

Elastomer ist eine Wortschöpfung aus den Begriffen „elastisch“ und „Polymer“. Es bezeichnet ein elastisches polymeres Material, für das Gummi ein typisches Beispiel ist.

Dielektrische Elastomere sind Elastomere, die elektrische Energie in mechanische Bewegungsenergie umwandeln. Im Allgemeinen muss die Dielektrizitätskonstante hoch und das Material relativ weich sein und es wird geforscht und entwickelt, um die charakteristischen Eigenschaften praktisch zu nutzen.

Anwendungen von dielektrischen Elastomeren

Dielektrische Elastomere befinden sich in der Forschungs- und Entwicklungsphase. Beispiele für künftige Anwendungen sind verschiedene Aktoren wie künstliche Muskeln.

Die meisten Aktuatoren, die derzeit in der Praxis eingesetzt werden, sind hauptsächlich servomotorische oder hydraulische Typen mit begrenzter Umwandlungseffizienz. In der Industrie besteht ein wachsender Bedarf an Aktuatoren, die neue energiesparende Technologien anwenden.

Dielektrische Elastomere haben einen hohen Wirkungsgrad bei der Energieumwandlung und werden daher voraussichtlich für kompakte und energiesparende Aktuatoren eingesetzt. Im Gegensatz zu piezoelektrischen Elementen finden auch das Energy Harvesting, bei dem selbst leichte Formänderungen in elektrische Energie umgewandelt werden können und Sensorfunktionen, die auf linearen Kapazitätsänderungen basieren, die mit Formänderungen des Materials einhergehen, als potenzielle Anwendungen Beachtung.

Funktionsweise der dielektrischen Elastomere

Elektroden, die sich ausdehnen und zusammenziehen können, werden auf der Ober- und Unterseite eines Elastomermaterials mit einer relativ hohen Dielektrizitätskonstante angebracht und es wird eine Hochspannung angelegt. Die dielektrische Struktur, die sich zwischen den beiden oberen und unteren Elektroden befindet, stellt einen Kondensator dar und die Coulomb-Kräfte üben einen Ausdehnungs- und Kontraktionsdruck auf das Elastomer aus. Das Quadrat der Spannung multipliziert mit der relativen Dielektrizitätskonstante und dividiert durch das Quadrat des Abstands zwischen den Elektroden ergibt den auf das Elastomer ausgeübten Druck.

Aufbau von dielektrischen Elastomeren

Der Druck, der auf dielektrische Elastomere ausgeübt wird, ist relativ hoch. Für Elastomere, die großen Belastungen standhalten sollen, sind weiche und dehnbare Materialien erforderlich.

Da die Coulomb-Kraft des Kondensators als Quelle der kinetischen Energie genutzt wird, muss die Elektrode in ständigem Kontakt mit dem Elastomer stehen, unabhängig von der Ausdehnung und Kontraktion der Elastomerform. Als Elektrodenmaterialien kommen daher Metalle, Graphitpulver oder Mischungen aus Graphit und Silikonöl in Frage.

Der Antrieb durch ein elektrisches Feld führt bei dielektrischen Elastomeren nur zu einem geringen Stromfluss und fast keinen Wärmeverlusten. Das angetriebene elektrische Feld ist hoch und die Energieumwandlungseffizienz ist hoch. Elastomerwerkstoffe mit hoher dielektrischer Durchschlagsfestigkeit sind erforderlich und Gegenstand aktiver Forschung und Entwicklung.

Arten von dielektrischen Elastomeren

Dielektrische Elastomeraktoren bestehen aus einem Elastomerfilm, der zwischen zwei Elektroden eingebettet ist. Wenn an die Elektroden eine Hochspannung angelegt wird, bewirkt die elektrostatische Anziehung zwischen den Elektroden, dass sich die Elastomerfolie in Richtung der Dicke zusammenzieht und in Richtung der Ebene ausdehnt. Die Verformung lässt sich elektrisch steuern und kann bei Geräten und Robotern eingesetzt werden.

1. Stirnseitige Aktuatoren

Dies ist ein Aktuator mit zwei Elektroden, die mit dielektrischen Elastomeren beschichtet sind.

2. Zylindrische Aktuatoren

Dies sind mit einem Elastomerfilm beschichtete und um einen Zylinder gewickelte Aktuatoren, die in Ventilen und Mikrorobotern verwendet werden. Wenn eine Spannung angelegt wird, wird eine axiale Kraft erzeugt und ausgefahren. Sie können um Druckfedern gewickelt werden und sind auch ohne Kern erhältlich.

3. Membranaktuatoren

Die Membranmembran fungiert als Aktuator. Sie ist flach ausgeführt und übt eine Kraft in Richtung der z-Achse aus.

4. Schalenaktuatoren

Dies ist ein Aktuator mit mehreren Elektroden, die an bestimmten Positionen auf einer Elastomerfolie angebracht sind, die das Fahrzeug durch Wasser oder Luft antreiben kann. Wenn Spannung angelegt wird, bildet die Elastomerfolie eine komplexe dreidimensionale Struktur.

5. Laminierte Aktuatoren

Dies sind laminierte Oberflächenaktuatoren mit hohen Kräften und Verformungen.

6. Dickenaktuatoren

Dies sind Aktuatoren mit Verschiebung oder Kraft in der z-Achsenrichtung; flache Folien werden laminiert, um die Verschiebung in der z-Achsenrichtung zu erhöhen.

Was ist eine DC-Stromzange?

DC-Stromzangen sind eine Art von Zangenmessgeräten, die Gleichstrom (DC) messen.

Andere Typen sind Wechselstromzangen und Zangen mit doppeltem Verwendungszweck (AC/DC). Es gibt jedoch nur eine begrenzte Anzahl von reinen DC-Stromzangen, z. B. für die Messung von Mikroströmen. Für die Messung von Gleichströmen werden in der Regel AC/DC-Doppelzangen verwendet.

Mit Zangenmessgeräten kann der Stromwert gemessen werden, der durch den Draht des zu prüfenden Stromkreises fließt, indem dieser zwischen den Drähten eingeklemmt wird. Normalerweise muss zur Messung des Stromwerts der Stromkreis unterbrochen und ein Amperemeter eingesetzt werden. Bei einem Zangenmessgerät wird der Draht jedoch einfach zwischen die Köpfe geklemmt, was eine einfache und sichere Methode darstellt.

Anwendungen von DC-Stromzangen

Wie im vorigen Abschnitt erwähnt, werden DC-Stromzangen für die Messung von Mikroströmen verwendet und können Ströme von 0,1 mA bis etwa 100 mA messen. DC-Stromzangen eignen sich dagegen für den Einsatz in elektronischen Halbleiterschaltungen, da allgemeine AC- und DC-Stromzangen einen Messbereich von 10 mA bis 100 A oder mehr haben.

Es ist zu beachten, dass DC-Stromzangen, die speziell für Gleichstrom-Hochspannungsstromkreise entwickelt wurden, nicht auf dem Markt erhältlich sind und AC-DC-Stromzangen verwendet werden. Zangenmessgeräte messen den Strom, ohne den Stromkreis zu unterbrechen und können daher relativ sicher für Arbeiten in Hochspannungsstromkreisen verwendet werden. Sie eignen sich besonders für elektrische Arbeiten, da sie sehr handlich sind.

Funktionsweise von DC-Stromzangen

DC-Stromzangen bestehen aus einem Klemmteil, der den zu messenden Draht festklemmt und einem Verarbeitungsteil, der die vom Klemmteil erfasste Magnetfeldstärke in einen Stromwert umwandelt und anzeigt. Wenn Strom durch einen Draht fließt, werden normalerweise Magnetfeldlinien um den Draht herum erzeugt. Diese Magnetfeldlinien sind im Kern des Klemmteils gefangen.

Das Klemmteil besteht aus zwei Komponenten: einem Kern aus magnetischem Material und einem Mittel zur Erfassung der Magnetfeldlinien im Kern. Der Kern kann teilweise geteilt werden, wodurch der Draht eingeklemmt wird. Beachten Sie, dass der Kern während der Messung geschlossen ist. Weit verbreitet sind Messzangen für Wechselströme, die das Prinzip eines Transformators mit einer um den Kern gewickelten Spule nutzen, um den Strom zu erfassen, der durch den Draht zwischen den Drähten fließt, aber sie können keine Gleichströme messen.

Stromzangen zur Messung von Gleichströmen bestehen hauptsächlich aus Hall-Elementen, die im Inneren des Kerns eingebettet sind. Hall-Elemente nutzen den Hall-Effekt, der eine der Dichte der Magnetfeldlinien im Kern entsprechende Spannung abgibt, so dass eine Strommessung auch bei Gleichstrom möglich ist. Hall-Elemente reagieren auch auf Wechselstrom, so dass die Ausgangsspannung gemessen werden kann, um den durch das Kabel fließenden Stromwert zu berechnen.

Klemmen mit Hall-Elementen werden daher vor allem für Wechsel- und Gleichströme verwendet, haben aber den Nachteil, dass sie bei einer Magnetisierung des Kerns einen großen Messfehler im Stromwert verursachen. Es ist daher notwendig, den Restmagnetismus des Kerns in regelmäßigen Abständen zu entfernen. Der Teil des Messgeräts, der aus der Ausgangsspannung des Hall-Elements den in der Leitung fließenden Strom ermittelt, wird von der Verarbeitungseinheit übernommen.

Weitere Informationen zu DC-Stromzangen

Verwendung von DC-Stromzangen

1. Klemmverfahren
Die Bedienung des Zangenmessers ist äußerst einfach: Klemmen Sie das Kabel einfach zwischen die Köpfe. Wenn Sie das Kabel in der Mitte des Kopfes platzieren, verringert sich der Messfehler, aber eine geringe Abweichung hat keine signifikante Auswirkung.

2. Richtung des Stroms
Bei der Messung von Gleichstrom muss auf die Richtung des Stroms geachtet werden, der durch das Kabel fließt. Der Kopf der meisten Zangenmessgeräte ist mit „+“ und „-“ gekennzeichnet. Dies dient als Hinweis auf die Stromrichtung, wobei ein positiver Stromwert vorliegt, wenn der Gleichstrom von „+“ nach „-“ fließt und ein negativer Stromwert, wenn er von „-“ nach „+“ fließt.

3. Ableitstrommessung
Um den Strom zu messen, der durch ein Gerät fließt, wird entweder das Hin- oder Rückkabel durch den Messkopf geführt. Wenn jedoch ein Leckstrom innerhalb des Geräts vorhanden ist, fließt ein Teil des Stroms zur Erde (Masse), so dass der Rückstrom etwas geringer ist als der Hinstrom.

Daher kann die Messung des Stroms, der über das Klemmteil zum Erdungskabel fließt, als Leckstrom betrachtet werden. Da der Ableitstrom nur wenige mA bis einige zehn mA beträgt, eignet sich ein spezielles DC-Stromzangen-Messgerät, das für die Messung von Mikroströmen geeignet ist, auch für diese Anwendung.

Was ist eine Starrflex-Leiterplatte?

Eine Starrflex-Leiterplatte ist eine Art von Leiterplatte, die die Eigenschaften von starren und flexiblen Substraten vereint.

Leiterplatten sind Komponenten, die für die elektrische Verbindung von elektronischen Geräten verwendet werden. Sie sind für die Übertragung von Signalen und Strom zuständig und ermöglichen die Herstellung von Verdrahtungsverbindungen, wobei die Position der einzelnen Komponenten fixiert wird.
Sie werden als integrierte Komponenten in verschiedenen elektronischen Geräten eingesetzt und sind unverzichtbar.

Merkmale von Starrflex-Leiterplatten

Leiterplatten werden in Typen wie starre und flexible Leiterplatten unterteilt:
Starre Leiterplatten werden aus isolierenden Materialien hergestellt, die starr sind und dem automatischen Transport standhalten und die Positionierung der Komponenten erleichtern. Sie sind zwar stabil, aber nicht flexibel.
Flexible Platten bestehen aus einer dünnen Folie und können wiederholt gebogen werden. Sie können auf gewichtsbegrenzte Bauteile montiert werden und eignen sich für den Einsatz in beweglichen Teilen. Das Material selbst ist auch ein Isolator.
Starrflex-Leiterplatten sind Verbundsubstrate, die starre und flexible Substrate integrieren und Leiterplatten, die die Vorteile der beiden oben genannten Arten vereinen.
Ursprünglich wurden sie für den Einsatz in Raumfahrzeugen entwickelt, wo Kompaktheit erforderlich war. Vor ihrer Entwicklung wurden mehrere Leiterplatten durch instabile Drähte miteinander verbunden, was häufig zu Defekten und Ausfällen führte.

Funktionsweise der Starrflex-Leiterplatten

Der starre Teil, auf dem die Bauteile montiert sind, hat eine Struktur, bei der alle Schichten – die flexible Schicht für die dreidimensionale Verdrahtung und die starre Schicht für die Schaltungsbildung – übereinander liegen.
Ursprünglich ist es notwendig, die Platinen mit Steckverbindern zu verbinden, aber das Konzept der Verbindung der äußeren und inneren Schichten mit Durchgangslöchern erlaubt es, die Höhe und das Gewicht der Steckverbinder wegzulassen.
Der flexible Teil besteht nur aus flexiblen Lagen. Mit zunehmender Anzahl der Lagen wird die Flexibilität jedoch beeinträchtigt, so dass die Lagen durch eine oder zwei Lagen getrennt werden.
Die Gesamtzahl der Schichten kann je nach gewünschter Anwendung angepasst werden und jeder Hersteller macht in der Regel Designvorschläge.
Flexible Substrate erfordern allein schon wegen ihrer geringen Dicke eine sorgfältige Montagearbeit. Das starre Substrat sorgt für die Grundfestigkeit, so dass die vorhandenen Montagevorrichtungen verwendet werden können.
Die Struktur erlaubt es, die Verbindungen mit einem einzigen Kabel herzustellen und es hat sich bestätigt, dass die Rauschentwicklung unterdrückt werden kann. Durch den Wegfall von Bauteilen konnten kleinere, leichtere und dünnere Geräte realisiert werden, wodurch sich die Palette der Geräte, auf die sie angewendet werden können, stark erweitert hat.

Anwendungen von Starrflex-Leiterplatten

Starrflexible Substrate sind in verschiedenen Formen erhältlich, z. B. als Falt-, Flying-Tail- und Buchbindertypen und können je nach den Bedingungen des Aufstellungsortes auf unterschiedliche Weise verwendet werden.
Aufgrund des breiten Spektrums an Substratformanpassungen werden sie häufig in Geräten eingesetzt, die kompakt, leicht und sehr zuverlässig sein müssen, z. B. in Videospielkonsolen, Mobiltelefonen, medizinischen Geräten, intelligenten Geräten, Speichergeräten, tragbaren Geräten und Kommunikationsbasisstationen.

Weitere Informationen zu Starrflex-Leiterplatten

1. Herausforderungen von Starrflex-Leiterplatten

Der Prozess ist komplizierter als die Herstellung von starren oder flexiblen Substraten allein. Die Positionen der Durchkontaktierungen müssen angepasst werden und bereits in der Entwurfsphase sind genaue Kontrollen erforderlich.
Außerdem ist die Zahl der Hersteller begrenzt und die hohen Produktionskosten stellen ein Problem dar.

2. Zukunftspotenzial

Der Markt für gedruckte Schaltungen wächst aufgrund der jüngsten Verbesserungen in der Kommunikationstechnologie und des steigenden Absatzes von elektronischen Geräten. Standards, die eine Hochgeschwindigkeitskommunikation ermöglichen, haben einen erheblichen Einfluss auf die Infrastrukturausrüstung und es werden leistungsfähigere Leiterplatten benötigt. Darüber hinaus beabsichtigen verschiedene Industrien mit dem Aufkommen der KI-Technologie, sich in Richtung IT zu bewegen. Auch die diplomatischen Beziehungen und Bedingungen in verschiedenen Ländern sind von Bedeutung, und die Nachfrage nach diesen Produkten ist global. Auch starre, flexible Substrate werden aufgrund ihrer Eigenschaften in immer mehr Geräten verbaut und eine Überprüfung der Fertigungseffizienz ist erforderlich.