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Was ist ein Peltier-Element?

Ein Peltier-Element ist ein Element, das den Peltier-Effekt nutzt, bei dem die Wärmeübertragung an einem Übergang stattfindet, wenn ein elektrischer Strom an zwei verschiedene Metalle angelegt wird, die miteinander verbunden sind.

Derzeit werden effiziente Peltier-Elemente in der Praxis nicht aus zwei Metallen, sondern aus drei verschiedenen Materialien hergestellt: n-Typ-Halbleiter, Metalle und p-Typ-Halbleiter. Sie werden in der Regel als Kühlvorrichtungen eingesetzt, die die Wärmeübertragung nutzen, können aber auch als Heizvorrichtungen verwendet werden, da eine Änderung der Stromrichtung auch die Richtung der Wärmeübertragung ändert.

Im Gegensatz zu Wärmepumpen haben Peltier-Elemente den Vorteil, dass sie weder Geräusche noch Vibrationen erzeugen, da die Kühlwirkung einfach durch das Anlegen eines elektrischen Stroms erzielt wird. Außerdem benötigen sie kein Kältemittel und keine korrosiven Flüssigkeiten, was sie zu einem Kühlgerät mit geringer Umweltbelastung macht.

Anwendungen für Peltier-Elemente

Peltier-Elemente werden in einer Vielzahl von Bereichen als saubere Kühlelemente eingesetzt.

1. Lebensmittelindustrie

Peltier-Elemente sind kompakt, sauber und sicher. Sie werden in Lebensmittelvitrinen, kleinen Getränkekisten, Milchkühlern und Hotelbehältern eingesetzt.

2. Industrieller Sektor

Industrielle Geräte sind ausnahmslos anfällig für Wasser. Peltier-Elemente werden in wassergefährdeten Industrieanlagen eingesetzt, wobei jedoch Maßnahmen zur Temperaturregelung und zur Zufuhr kalter Luft mit minimaler Kondensation getroffen oder Kondensatabflüsse eingebaut werden. Zu den Anwendungen gehören die Kühlung von Schalttafeln, die Kühlung von Überwachungskameras, die lokale Kühlung von Teilen innerhalb von Schalttafeln, die Kühlung von Gussformen und Luftversorgungssysteme mit konstanter Temperatur und Feuchtigkeit.

3. Optischer Bereich

Peltier-Elemente werden häufig zur Kühlung von Geräten auf engem Raum eingesetzt. Zu den spezifischen Anwendungen gehören die direkte Kühlung von Heizquellen, die Kühlung von kleinen Relaiskästen, die Temperaturregelung von Fotodetektoren, die Temperaturregelung von Laserdioden, die Kühlung von CCD-Kameras, Projektoren, Kopierern und Überwachungskameras, die Kühlung von Wasser für Laser usw.

4. Verbraucherbereich

Peltier wird in gewerblichen Kühlschränken in Krankenhäusern und Hotelzimmern eingesetzt, da er völlig vibrations- und geräuschfrei ist und einen kompakten Kühlmechanismus besitzt. Peltier-Kühlschränke werden auch in zahlreichen anderen Anwendungen eingesetzt, z. B. in kleinen Kühlschränken, Kühlboxen, Bier-Servern, Weinkellern, der Temperaturregelung von Wassertanks, der Kühlung von Computer-CPUs, Luftentfeuchtern, Luftreinigern, Haartrocknern und Negativ-Ionen-Generatoren für Gesichtspflegegeräte.

5. Andere Bereiche

Peltier-Elemente werden auch zum Kühlen und Heizen in der Mess- und Analysetechnik, in der Halbleiterindustrie sowie in medizinischen und physikalisch-chemischen Anwendungen eingesetzt.

Das Prinzip der Peltier-Elemente

Peltier-Elemente verwenden derzeit p- und n-Halbleiter anstelle von Metallen. Der Transfer von Elektronen von einem p-Typ-Halbleiter mit niedrigem Energieniveau zu einem n-Typ-Halbleiter mit hohem Energieniveau erfordert die Aufnahme von Energie von außen, was zu einer Wärmeabsorption und einem Temperaturabfall führt.

Wird die Richtung des Stromflusses umgekehrt, findet diesmal der Transfer der Elektronen vom höheren Energieniveau zum niedrigeren Energieniveau statt, was zu einer Wärmeerzeugung zur Freisetzung der überschüssigen Energie führt. Peltier-Elemente können daher je nach Stromflussrichtung als Kühl- oder Heizgeräte eingesetzt werden.

Die Wärmeumwandlung mit Peltier-Elementen eignet sich jedoch nicht zum Kühlen oder Heizen in großem Maßstab, da der Wirkungsgrad im Verhältnis zum Stromverbrauch nicht hoch ist. Für eine effiziente Kühlung ist es sinnvoll, Peltier-Elemente in Kombination mit Wärmeabfuhr- und Abluftmechanismen unter Verwendung von Lamellen und Lüftern einzusetzen.

Weitere Informationen über Peltier-Elemente

1. Vorteile der elektronischen Kühlung

Kühlsysteme verwenden im Allgemeinen ein Kühlgas, ein so genanntes Kältemittel, zum Wärmeaustausch. Da dieses Kältemittel zu den Treibhausgasen gehört, die einen nicht unerheblichen Einfluss auf die globale Erwärmung haben, sind seine Auswirkungen auf die Umwelt nicht zu vernachlässigen.

Die elektronische Kühlung mit Peltier-Elementen kommt dagegen ohne Kältemittel aus und ist daher ein Kühlsystem mit geringen Umweltauswirkungen. Außerdem benötigen Kühlsysteme, die Kältemittel verwenden, Kompressoren, die unweigerlich Lärm und Vibrationen erzeugen, während die elektronische Kühlung diese Probleme nicht hat.

2. Kühlfunktion des Bertsche-Elements

Die Kühlfunktion kann durch Ausnutzung der Eigenschaften des Peltier-Elements erreicht werden. Wenn ein Gleichstrom an ein Peltier-Element angelegt wird, wird auf der Niedertemperaturseite Wärme absorbiert und auf der Hochtemperaturseite erwärmt. Die Kühlfunktion von Peltier-Elementen macht sich dieses Phänomen zunutze.

Handelsübliche Peltierelemente sind in der Lage, bis in den negativen Temperaturbereich zu kühlen. Sie werden in Kühlboxen und zur Kühlung von Computer-CPUs eingesetzt.

3. Anwendung in tragbaren Geräten

Es wurden tragbare Geräte entwickelt, die die Eigenschaften von Peltier-Elementen nutzen. Einige der auf dem Markt befindlichen tragbaren Geräte können den Hals erwärmen oder kühlen.

Diese Geräte können erwärmt oder gekühlt werden, indem die Temperatur einer Platte gesteuert wird, die in Kontakt mit dem Nacken steht.

Was ist eine programmierbare Verzögerungsleitungen?

Eine programmierbare Verzögerungsleitung ist ein elektronischer Schaltkreis, der die Ausbreitungszeit eines elektrischen Signals verzögert.

Die Verzögerungszeit kann durch Programmierung geändert werden. Es gibt auch passive Verzögerungsleitungen, die nur aus passiven Elementen bestehen, und aktive Verzögerungsleitungen, die von externen ICs gesteuert werden können.

Durch die Verzögerung des Signals um eine beliebige Zeit ist es möglich, das Timing mit anderen Signalen zu synchronisieren oder sie absichtlich zeitlich zu verzögern. Sie werden in einer Vielzahl von elektronischen Geräten, einschließlich Telekommunikationsgeräten, eingesetzt.

Verwendungszwecke von programmierbaren Verzögerungsleitungen

Programmierbare Verzögerungsleitungen werden zur zeitlichen Abstimmung von Daten- und Taktsignalen verwendet. Dabei ist es besonders wichtig, das Timing genau einstellen zu können, da leichte Timing-Abweichungen bei höheren Geschwindigkeiten Probleme verursachen können.

Weitere Anwendungen sind die Umwandlung von Signalimpulsbreiten, Oszillatorschaltungen, Frequenzvervielfacher und Frequenzdiskriminatoren. Zu den Anwendungsbereichen gehören Medizin, Rundfunk, Militär und Raumfahrt. Sie werden in verschiedenen Detektions- und Kommunikationsgeräten verwendet, bei denen ein präzises Timing erforderlich ist.

Prinzip der programmierbaren Verzögerungsleitungen

Programmierbare Verzögerungsleitungen beruhen auf dem einfachen Prinzip, die Ausbreitung elektrischer Signale mit einer Induktivität L und einer Kapazität C zu verzögern. Es gilt als schwierig, eine Verzögerungsleitung zu schaffen, die die angegebene Verzögerungszeit mit Präzision liefert, auch wenn sich Bedingungen wie Prozess, Temperatur und Spannung ändern.

Eine Möglichkeit zur Verbesserung der Genauigkeit ist die Rückkopplung. Die Abweichung von der vorgegebenen Verzögerungszeit wird ermittelt und an die Verzögerungsleitung zurückgemeldet, um den Fehler zu verringern. Die Verzögerungszeit wird z. B. durch Anpassung der Versorgungsspannung gesteuert. Durch Erhöhen der Spannung kann die Verzögerungszeit verkürzt werden.

Eine Möglichkeit zur Bestimmung des Verzögerungsfehlers besteht darin, die Spannung in eine Frequenz umzuwandeln. Wird der Ausgang der Verzögerungsleitung invertiert und zum Eingang zurückgeführt, wird eine Frequenz mit einer Verzögerungszeit von 1/2 ausgegeben. Dieser Mechanismus wird als spannungsgesteuerter Oszillator (VCO) bezeichnet.

Aufbau einer programmierbaren Verzögerungsleitung

Eine programmierbare Verzögerungsleitung besteht aus einer Verzögerungsleitung, die das Signal verzögert, und einem Multiplexer, der die gewünschte Verzögerungszeit auswählt. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, eine Verzögerungsleitung zu konstruieren, wobei die heute am häufigsten verwendete ein Übertragungsnetzwerk in Leiterform mit Induktivität L und Kapazität C ist.

Die Verzögerungszeit für eine N-stufige Leiterschaltung beträgt √(L x C) pro Abschnitt und N x √(L x C) insgesamt. Eine andere Konfiguration ist die Verwendung von spannungsgesteuerten Verzögerungsleitungen (VCDLs), bei denen die Laufzeitverzögerung der Logikgatter durch die Versorgungsspannung gesteuert wird.

Die gewünschte Verzögerungszeit kann durch Auswahl einer beliebigen Stufe der Leiterschaltung mit einem Adressensignal in einem Multiplexer erreicht werden. Bei der Verwendung programmierbarer Verzögerungsleitungen ist es wichtig, Eigenschaften wie genaue Verzögerungszeit, gute Frequenz- und Phaseneigenschaften, geringe Verluste und gute Temperatureigenschaften zu berücksichtigen und sicherzustellen, dass die erforderliche Leistung und die Anzahl der Bits für die Anwendung erfüllt werden.

Weitere Informationen über programmierbare Verzögerungsleitungen

1. Kennimpedanz

Verzögerungsleitungen sind Übertragungsleitungen wie Koaxialkabel und haben einen Eigenwellenwiderstand. Der Wellenwiderstand ist ein Parameter, der von der Induktivität und der Kapazität in der Schaltung abhängt. Es ist wichtig, dass der Wellenwiderstand innerhalb der Verzögerungsleitung gleichmäßig ist, um eine Übertragung mit geringer Wellenformverzerrung zu ermöglichen.

2. Anstiegszeit

Die inhärente Anstiegszeit der Verzögerungsleitung begrenzt die minimale Übertragungsimpulsbreite. Schmale Impulsbreiten haben eine hohe Frequenzkomponente und erfordern daher eine schnelle Anstiegszeit.

Die Impulsbreite, die die Verzögerungsleitung ohne Schwierigkeiten passieren kann, muss mindestens das Dreifache der Anstiegszeit der Verzögerungsleitung betragen.

Was ist eine Lithium-Batterien?

Eine Lithium-Batterie ist eine Art chemische Batterie, die eine chemische Reaktion zur Stromerzeugung nutzt. Obwohl der Name dem von Lithium-Batterien ähnelt und leicht verwechselt werden kann, sind Lithium-Batterien wiederaufladbare Batterien, die auf einer Interkalationsreaktion beruhen und ein Kohlenstoffmaterial verwenden, das Lithium-Ionen als negative Elektrode speichern kann.

Lithium-Batterien hingegen verwenden metallisches Lithium oder Lithium-Legierungen als negative Elektrode und sind im Allgemeinen nicht wiederaufladbare Primärbatterien.

Mangandioxid, Graphitfluorid und Eisendisulfid werden für die positive Elektrode von Lithium-Batterien verwendet, wobei diejenigen, die Mangandioxid verwenden, am weitesten verbreitet sind, und die Bezeichnung Lithium-Batterien bezieht sich im Allgemeinen auf Lithium-Mangandioxid-Batterien.

Verwendungszwecke von Lithium-Batterien

Lithium neigt am stärksten zur Kationisierung und ist das leichteste aller Metalle. Aus diesem Grund zeichnen sich Lithium-Batterien durch hohe Spannung, geringes Gewicht und hohe Energiedichte aus. Sie werden häufig als interne Stromquelle für Uhren und als Speichermedium in einer Vielzahl von elektrischen Haushaltsgeräten wie Blu-ray-/DVD-Recordern, Digitalkameras, Spielkonsolen, Reiskochern und Kommunikationsgeräten verwendet.

Einige Typen zeichnen sich auch durch stabile Entladeeigenschaften, langfristige Zuverlässigkeit und hervorragende Haltbarkeit bei hohen Temperaturen aus und werden daher häufig als Stromquellen für kritische Geräte wie verschiedene Wasser-, Strom- und Gaszähler und intelligente Zähler, Feuermelder, Sicherheitsausrüstungen und medizinische Geräte verwendet.

Prinzip der Lithium-Batterien

Lithium-Batterien verwenden Mangandioxid, Graphitfluorid oder Eisendisulfid für die positive Elektrode, Lithiummetall für die negative Elektrode und einen organischen Elektrolyten, der durch Auflösen von Lithiumsalzen in einem organischen Lösungsmittel hergestellt wird, als Elektrolyt

Das metallische Lithium in der Anode wird an der Kontaktstelle mit dem Elektrolyten ionisiert und löst sich als Lithiumionen in den Elektrolyten auf, wobei für jedes lithiumhaltige Atom ein Elektron erzeugt wird. Die Elektronen wandern dann von der Anode über einen Leiter zur Kathode und die Lithiumionen über den Elektrolyten, wodurch eine chemische Reaktion mit dem Kathodenmaterial ausgelöst wird.

Eigenschaften von Lithium-Batterien

Im Vergleich zu anderen Batterien, wie z. B. Alkalibatterien, weisen Lithium-Batterien folgende Eigenschaften auf

1. Geringes Gewicht und hohe Spannung

Während Alkalibatterien eine Nennspannung von 1,5 V haben, weist der häufiger verwendete Mangandioxid-Typ eine höhere Nennspannung von 3 V auf. Das geringe Gewicht, die hohe Spannung, die hohe Energiedichte und die Möglichkeit, die Anzahl der benötigten Batterien von zwei oder mehr auf nur eine zu reduzieren, bedeuten, dass sie in kleineren Geräten verwendet werden können.

2. Geringe Selbstentladung und lange Lebensdauer

Die Kathode einer Lithium-Batterie ist ein chemisch stabiles Material, das sich nicht so leicht zersetzt und auch nach 10 Jahren Lagerung noch mehr als 90 % seiner Kapazität beibehalten kann.

Außerdem zeigt ein Vergleich der Lebensdauer von Batterien in Geräten, die relativ viel Strom benötigen (z. B. Fotoausrüstung), dass Lithium-Batterien etwa doppelt so lange halten wie Alkali-Trockenbatterien. Lithium-Batterien sind zwar teurer als Trockenbatterien, aber die Häufigkeit des Batteriewechsels ist geringer, was sich bei Geräten mit hohem Stromverbrauch vorteilhaft auf die Gesamtkosten auswirken kann.

Bei Geräten mit geringem Stromverbrauch, wie z. B. Taschenrechnern und TV-Fernbedienungen, ist der Unterschied in der Lebensdauer zwischen Lithiumbatterien und Trockenbatterien jedoch gering und es gibt keinen Vorteil.

3. Breiter Temperaturbereich

Da der Elektrolyt in Alkalibatterien, wie den weit verbreiteten Trockenbatterien, eine wässrige Lösung ist, nimmt die Reaktionsaktivität bei niedrigen Temperaturen ab, und wenn der Elektrolyt gefriert, funktioniert die Batterie nicht mehr. Aus diesem Grund liegt der empfohlene Betriebstemperaturbereich für Alkalibatterien bei 5°C – 45°C.

Lithium-Batterien hingegen verwenden einen organischen Elektrolyten und haben einen sehr niedrigen Gefrierpunkt. Sie sind auch bei hohen Temperaturen relativ stabil, so dass die Energie über einen großen Temperaturbereich entnommen werden kann. Der Betriebstemperaturbereich für normale Produkte wird mit -30 bis 70 °C angegeben, für hitzebeständige Typen mit -40 bis 125 °C.

Aufgrund dieser Eigenschaften werden sie als Stromquelle für Geräte beim Schneebergsteigen, für Foto- und Videokameras usw. verwendet.

Arten von Lithium-Batterien

Lithium-Batterien sind im Allgemeinen Primärbatterien, die weder geladen noch entladen werden können, aber es gibt auch wiederaufladbare Lithium-Batterien. In diesem Abschnitt werden die einzelnen Typen vorgestellt.

Primäre Lithium-Batterien

Die im Handel erhältlichen primären Lithium-Batterien lassen sich nach ihrer Form in drei Typen einteilen: zylindrische Lithium-Batterien, münzförmige Lithium-Batterien und stiftförmige Lithium-Batterien.

1. Zylindrische Lithium-Batterien
Zylindrische Lithium-Batterien zeichnen sich durch eine geringe Selbstentladung und eine hohe Leistungsabgabe aus. Als Kathodenmaterial wird hauptsächlich Graphitfluorid oder Mangandioxid verwendet, die beide eine Nennausgangsspannung von 3 V haben. Graphitfluorid hat eine ausgezeichnete Langzeithaltbarkeit und wird als Stromquelle in intelligenten Zählern für Gas und Wasser verwendet. Mangandioxid eignet sich für die Versorgung mit großen Strömen und wird in fotografischen Geräten wie Kameras verwendet. Lithium-Batterien mit Eisensulfid als positivem Elektrodenmaterial haben eine Ausgangsspannung von etwa 1,5 V und werden als Ersatz für AA- und AAA-Batterien verkauft.

2. Münzförmige Lithium-Batterien
Das positive Elektrodenmaterial von Lithium-Batterien in Münzform ist Graphitfluorid oder Mangandioxid. Sie zeichnen sich durch ihre geringe Dicke und Kompaktheit aus und werden als Reservestromquelle für Speicher- und Uhrfunktionen in Elektro- und Informationsgeräten verwendet. Sie werden auch in schlüssellosen Zugangssystemen für Autos und in ultrakompakten Leuchten verwendet.

3. Lithium-Batterien in Stiftform
Lithium-Batterien in Stiftform sind lang, dünn und kompakt, und das Material der positiven Elektrode ist Graphitfluorid. Ihre Hauptanwendungen sind elektrische Schwimmer für die Fischerei und kleine Funksender.

Wiederaufladbare Lithium-Batterien

Während gewöhnliche Lithium-Batterien Primärbatterien sind, die nicht wieder aufgeladen werden können, gibt es auch Lithium-Sekundärbatterien, die wieder aufgeladen werden können, indem Verbindungen wie Vanadium oder Titan als positive Elektrode und Lithium-Metall oder Lithium-Verbindungen oder -Legierungen wie Aluminium oder Titan als negative Elektrode verwendet werden, und die die Form einer Münze haben.

Sie verfügen nicht nur über die gleichen hervorragenden Eigenschaften wie primäre Lithium-Batterien, sondern auch über hervorragende Lade-Entlade-Zykluseigenschaften. Sie eignen sich für Geräte, bei denen Lithium-Batterien nicht auf halber Strecke ausgetauscht werden wollen oder können. Beispiele für die Verwendung sind solarbetriebene Uhren und Notstromversorgungen für Armbanduhren.

Was ist ein Schrittschaltmotoren?

Schrittschaltmotoren sind Motoren, deren Drehwinkel durch Impulssignale gesteuert werden kann und die eine hohe Positioniergenauigkeit gewährleisten.

Der Drehwinkel wird durch die Anzahl der Impulssignale, d. h. der Steuersignale, und die Anzahl der Phasen des Motors bestimmt, während die Drehgeschwindigkeit von der Impulsfrequenz abhängt, die der Geschwindigkeit der Impulse entspricht. Trotz der relativ geringen Kosten und des einfachen Motoraufbaus zeichnet er sich durch eine hohe Positioniergenauigkeit und ein hohes Drehmoment bei offenem Regelkreis aus.

Einsatzmöglichkeiten von Schrittschaltmotoren

Schrittschaltmotoren zeichnen sich aufgrund ihres Aufbaus durch eine präzise und reversible Winkelsteuerung aus und werden daher vor allem dort eingesetzt, wo es auf Positioniergenauigkeit ankommt. Ein Beispiel sind die Antriebsmotoren, die für die zweidimensionalen Bewegungen von Robotern, wie z. B. automatischen Transfereinrichtungen, verwendet werden.

Durch die Kombination von hochpräzisen Kugelumlaufspindeln und Schrittschaltmotoren kann die Vorschubgeschwindigkeit des Tisches mit extrem hoher Präzision und Wiederholbarkeit ausgedrückt werden. Auch bei Beschichtungsmaschinen, die je nach Ventilöffnung eine bestimmte Menge Farbe versprühen, können Schrittmotoren eingesetzt werden, um den Öffnungswinkel des Ventils für aufwändigere Vorgänge präzise einzustellen.

Das Prinzip des Schrittschaltmotors

Das Innere eines Schrittschaltmotors besteht aus einem Rotorteil, der mit einer Welle verbunden ist, und mehreren Statoren, die um seinen Umfang herum installiert sind. Der Rotor ist in zwei Teile unterteilt, die jeweils so magnetisiert sind, dass die N- und S-Pole in entgegengesetzter Phase liegen.

Der Stator zeichnet sich auch durch das Vorhandensein kleiner Zähne aus, deren Abstand zueinander genau gesteuert wird: Bei einem zweiphasigen Schrittschaltmotor sind die einander gegenüberliegenden Statoren mit der gleichen Polarität magnetisiert, während die benachbarten Statoren in entgegengesetzter Richtung magnetisiert sind. Es gibt also Statoren, die die Unebenheiten des Rotors in unterschiedlichen Richtungen anziehen und abstoßen, und der Rotor wird in einer energetisch stabilen Position in Bezug auf den Magnetisierungszustand des Stators gehalten.

Dann wird Strom angelegt, um die Polarität des Stators umzupolen, so dass sich der Rotor um einen Stator dreht. Durch die wiederholte Steuerung dieses Vorgangs kann der Drehwinkel entsprechend der mechanischen Genauigkeit der kleinen Zähne des Stators präzise gesteuert werden; bei einem Schrittschaltmotor mit fünf Phasen erfolgt die Steuerung nacheinander in fünf Schritten, so dass eine feinere Steuerung des Winkels möglich ist.

Weitere Informationen über Schrittschaltmotoren

1. Drehmoment von Schrittschaltmotoren

Das Ausgangsdrehmoment eines Schrittschaltmotors variiert je nach Drehzahl, wobei im Allgemeinen ein hohes Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen und ein niedriges Drehmoment bei hohen Drehzahlen vorliegt. Prüfen Sie bei der Auswahl eines Schrittschaltmotors die Motordrehzahl-Drehmoment-Kennlinie und wählen Sie einen Motor so aus, dass das erforderliche Drehmoment bei der Betriebsdrehzahl innerhalb der Auszugsdrehmomentkurve liegt.

Besondere Vorsicht ist geboten, wenn der Motor bei hohen Drehzahlen eingesetzt wird, da das Auszugsdrehmoment bei hohen Drehzahlen etwa 20% des maximalen Erreger-Ruhemoments beträgt.

Die Drehmomentcharakteristiken variieren auch je nach dem verwendeten Treiber, den Unterschieden im internen Aufbau und der Eingangsspannung, selbst bei Motoren mit den gleichen Außenabmessungen, so dass bei der Motorauswahl auch der Hersteller, die Treiberkombination und die Eingangsspannung berücksichtigt werden müssen.

2. Treiber für Schrittschaltmotoren

Für den Betrieb eines Schrittschaltmotors ist ein Steuergerät erforderlich, das als Treiber bezeichnet wird. Der Treiber steuert die Stromspannung, die zum Schrittschaltmotor fließt, und regelt damit die Drehgeschwindigkeit, den Umfang der Drehung usw.

Es gibt Treiber mit Konstantstrom- und Niederspannungsantriebssystemen, wobei das Konstantstromsystem aufgrund seiner besseren Drehmomentcharakteristik bei hohen Drehzahlen häufig verwendet wird. Im Allgemeinen wird dem Treiber von einem übergeordneten Steuergerät eine Impulsfolge als Anzeigewert für die Drehzahl und den Drehbetrag eingegeben, und der Motor wird entsprechend der eingegebenen Impulsfolge mit der angegebenen Drehzahl und dem angegebenen Betrag gedreht.

Einige Treiber sind mit einer Funktion namens Microstepping ausgestattet. Schrittschaltmotoren drehen sich unter Verwendung des Grundschrittwinkels als Mindestdrehwinkel, aber Treiber mit einer Mikroschrittfunktion können den zu jeder Spule fließenden Strom anpassen, den Grundschrittwinkel elektrisch unterteilen und die Auflösung der Drehung erhöhen.

Dies hat auch den Effekt, dass Vibrationen und Geräusche, das Überschwingen bei jedem Schrittwinkel und die Stoßdämpfung beim Anfahren und Anhalten reduziert werden. Die Auflösung der Mikroschrittfunktion kann je nach Verwendungszweck über DIP-Schalter usw. gewählt werden.

3. Verwendung mit AC-Servomotoren

AC-Servomotoren werden oft im Zusammenhang mit Schrittschaltmotoren genannt.

Geeignet/ungeeignet für Schrittschaltmotoren
AC-Servomotoren haben einen eingebauten Encoder und eine Rückkopplungssteuerung, so dass das Drehmoment unabhängig von der Anzahl der Umdrehungen relativ konstant ist. Schrittschaltmotoren hingegen sind für diese Anwendung nicht geeignet, da das Drehmoment bei hohen Drehzahlen abnimmt. Umgekehrt sind Schrittschaltmotoren geeignet, wenn der Haupteinsatzzweck niedrige Drehzahlen sind.

Schrittschaltmotoren sind auf dem Markt hauptsächlich in der Ausführung mit offenem Regelkreis erhältlich, aber es gibt auch Produkte, die mit Encodern für eine geschlossene Regelung und einen verbesserten Wirkungsgrad ausgestattet werden können. In diesen Fällen muss jedoch der andere Vorteil dieser Motoren, nämlich ihre relativ geringe Größe, ihre einfache Konfiguration und ihre niedrigen Kosten, überdacht werden.

Anwendungen, für die AC-Servomotoren besser geeignet sind
Anwendungen, bei denen AC-Servomotoren benötigt werden, sind solche, bei denen eine fortschrittliche Rotationssteuerung mit mehreren Motoren erforderlich ist. Da von einer Steuerung nicht erwartet werden kann, dass sie die Bewegung von Motor zu Motor durch Abtastung ausgleicht, sind AC-Servomotoren in diesem Fall besser geeignet als Schrittschaltmotoren, wie es bei Hochgeschwindigkeits-Drehbewegungen der Fall ist.

Was ist eine Zurücksetzbare Sicherungen?

Eine zurücksetzbare Sicherung ist ein elektronisches Bauteil, das wiederholt verwendet werden kann und gleichzeitig als Sicherung gegen Überströme dient.

Sie werden auch Polyswitches oder Polyfuses genannt. Sie sind PTC-Thermistoren aus leitfähigen Polymeren und unterscheiden sich von Schmelzsicherungen durch ihr Grundprinzip. Schmelzsicherungen unterbrechen den Stromkreis, indem sie das Element aufgrund der Erwärmung unterbrechen, wenn ein Überstrom durch das Element fließt.

Zurücksetzbare Sicherungen hingegen begrenzen den Strom, indem sie die Temperatur im Inneren des Elements aufgrund des Überstroms erhöhen, wodurch sich der Widerstand erhöht. Viele Produkte sind kleiner als Schmelzsicherungen, was Platz spart, und ihre Struktur ist weniger bruchanfällig und widerstandsfähiger gegen Stöße und Erschütterungen.

Anwendungen von zurücksetzbaren Sicherungen

Zurücksetzbare Sicherungen werden zum Schutz von Stromkreisen verwendet, die wiederholten Überströmen ausgesetzt sind. Sie werden auch für absichtliche Kurzschlüsse in hochdichten Installationen verwendet. Im Folgenden sind Beispiele für Anwendungen von zurücksetzbaren Sicherungen aufgeführt.

• Kleinmotoren und Schaltnetzteile
• Satellitenempfänger
• Feuermelder
• Elektrische Teppiche
• Telekommunikationsgeräte wie Smartphones und Tablets
• Computer

Zurücksetzbare Sicherungen verwenden jedoch elektronische Bauteile und sind daher für Hochstromkreise nicht geeignet. Sicherungen mit Elementarabsicherung werden beispielsweise in strombegrenzenden Sicherungen zum Schutz von Hochspannungsstromkreisen verwendet.

Prinzip der zurücksetzbaren Sicherungen

Zurücksetzbare Sicherungen bestehen aus einem leitfähigen Polymer, das zwischen Metallelektrodenfolien eingebettet ist. Die Leiter werden gelötet oder geschweißt, um sie mit der Elektrodenfolie zu verbinden – das gleiche Prinzip wie bei PTC-Thermistoren, die die Eigenschaft haben, dass ihr Widerstand mit zunehmendem Strom steigt.

Leitende Polymere bestehen aus leitenden Partikeln wie Kohlenstoff oder Nickel, die in einem isolierenden Polymer dispergiert sind. Der Widerstand kann durch Variation der Menge und des Materials eingestellt werden. Die Widerstandsvariationen können Werte von 10.000 bis 1.000.000 mal höher erreichen.

Steigt die Innentemperatur der zurücksetzbaren Sicherungen aufgrund von Überstrom an, erhöht sich der Widerstandswert, wodurch der Strom begrenzt wird. Im Gegensatz zu Schmelzsicherungen brennen zurücksetzbare Sicherungen nicht durch, und der Stromfluss kehrt in den Normalzustand zurück, wenn die Innentemperatur sinkt. Sie können daher wiederholt verwendet werden.

Wenn der Stromwert ansteigt und sich die Temperatur ändert, hat der Widerstandswert die Eigenschaft, schnell zu steigen. Dieses Phänomen entsteht durch das Schmelzen des leitfähigen Polymers. Die Reaktivität kann jedoch schon bei geringen Stromerhöhungen gering sein.

Wie wählt man eine zurücksetzbare Sicherung aus?

Zurücksetzbare Sicherungen werden auf der Grundlage von Nennspannung, Nennstrom und Montageart ausgewählt.

1. Nennspannung

Die Bemessungsspannung ist die Höhe der Spannung, der eine zurücksetzbare Sicherung standhalten kann. Bei Verwendung oberhalb der Nennspannung besteht die Gefahr, dass der Stromkreis beschädigt wird oder durchbrennt.

Im Allgemeinen sind Produkte mit einer Spannung von etwa 72 V DC weit verbreitet. Auch Produkte mit einer höheren Nennspannung von 240 V AC sind auf dem Markt erhältlich. Wenn Produkte mit einer Stehspannung von 400 V oder mehr erforderlich sind, sollten sie daher speziell bestellt werden.

2. Bemessungsstrom

Der Bemessungsstrom ist die Höhe des Stroms, dem eine zurücksetzbare Sicherung standhalten kann. Wenn der Nennstrom überschritten wird, begrenzt ein höherer Widerstandswert den Stromwert.

Im Allgemeinen werden viele Produkte mit einem Nennstrom von einigen A verkauft. Kommerzielle Produkte sind auf einen Höchstwert von etwa 20 A begrenzt.

3. Einbauverfahren

Die Montagemethode besteht darin, die zurücksetzbare Sicherung zu installieren. Es gibt Produkte für die Aufbaumontage und für die Montage in Steckklemmen.

Aufputzmontage
Die Oberflächenmontage ist eine Montagemethode, bei der die Sicherung mit Lötmittel usw. auf der Platine befestigt wird, und hat den Vorteil, dass sie weniger Platz benötigt als die Steckklemmenmontage. Viele oberflächenmontierte elektronische Elemente sind jedoch klein, und das Löten von Hand erfordert die richtigen Kenntnisse und Fähigkeiten.

Einige Hersteller geben oft keine Garantie für die Leistung beim Handlöten.

Steckbare Klemmenmontage
Bei der steckbaren Klemmenmontage werden die Anschlussdrähte in die Leiterplatte eingesteckt. Die Leiterplatte ist mit Löchern für die Montage der Anschlussdrähte versehen, in die die Drähte gesteckt werden, um die Montage der Bauteile zu erleichtern. Darüber hinaus ist es üblich, die Befestigungslöcher zu verlöten, um das Bauteil zu fixieren.

Die Steckklemmenmontage ermöglicht die einfache Montage von Bauteilen, benötigt aber viel Platz. Wenn Sie jedoch vorhaben, Bauteile manuell zu montieren, ist es sicherer, die Steckklemmenmontage zu wählen.

Was ist ein Audio-Transformatoren?

Audio-Transformatoren sind Transformatoren, die zur Verstärkung des Tons in Audiogeräten verwendet werden.

Sie befinden sich in der Regel in der Ausgangsstufe eines Verstärkers und sind für die notwendige Umwandlung und Filterung des Ausgangssignals des Verstärkers zuständig, bevor es an die Lautsprecher weitergeleitet wird. Es gibt viele Produkte, die die Auswirkungen von Rauschen und anderen elektromagnetischen Feldern minimieren.

Daher werden sie häufig für die Übertragung mikroanaloger Signale über große Entfernungen verwendet, z. B. für Mikrofonsignale.

Verwendungszwecke von Audio-Transformatoren

Audio-Transformatoren werden zur Verbesserung von Audiogeräten verwendet. Sie werden am Eingang von Verstärkeranlagen eingesetzt und können zur Verstärkung von Audiosignalen verwendet werden. Die Wahl des Audio-Transformators hat einen erheblichen Einfluss auf die Klangqualität, insbesondere bei Single-Ended- und Gegentaktverstärkern.

Die Wahl des richtigen Transformators kann die Klarheit und Ausgewogenheit des Klangs verbessern. Sie werden auch verwendet, um das Ausgangssignal des Verstärkers zu den Lautsprechern zu leiten.

Er befindet sich zwischen der Stromversorgung, der Endstufenschaltung und dem Lautsprecher und wandelt und filtert das Ausgangssignal. Er verbessert den Wirkungsgrad und die Genauigkeit des Lautsprechers und sorgt für eine realistischere Klangtextur.

Wird manchmal in Verstärkerschaltungen zur Filterung und Impedanzanpassung verwendet. Insbesondere in Trennverstärkern und Mikrofonverstärkern tragen sie zur Signalstabilität und Klangqualität bei.

Prinzip der Audio-Transformatoren

Audio-Transformatoren sind Übertrager für die Übertragung von Audiosignalen. Ein Transformator ist ein Gerät zur Übertragung von elektrischer Leistung über einen magnetischen Kreis, der die Leistung über die magnetische Kopplung zweier Spulen überträgt.

Bei Audio-Transformatoren wird das Audiosignal in die Eingangsspule eingespeist und das transformierte Signal aus der Ausgangsspule entnommen. Wenn das Audiosignal die eingangsseitige Spule durchläuft, erzeugt es einen magnetischen Fluss in der Spule. Wenn dieser magnetische Fluss die ausgangsseitige Spule erreicht, wird er wieder in ein elektrisches Signal umgewandelt.

Bei Audio-Transformatoren spielen die magnetischen Eigenschaften der Bauteile eine wichtige Rolle. Insbesondere die Qualität des Kernmaterials und der Wicklungen des Transformators hat Auswirkungen auf die Klangqualität. Darüber hinaus können Transformatorwicklungen hinsichtlich Induktivität und Kapazität richtig ausgelegt werden, um eine hochwertigere Audiosignalumwandlung zu gewährleisten.

Arten von Audio-Transformatoren

Es gibt verschiedene Arten von Audio-Transformatoren, die je nach ihren Eigenschaften für unterschiedliche Anwendungen eingesetzt werden. Im Folgenden werden typische Audio-Transformatoren aufgeführt.

1. Ausgangsübertrager

Sie werden in der Ausgangsstufe von Verstärkern verwendet, um Hochspannungs- oder Hochstromsignale zu den Lautsprechern zu übertragen. Häufig werden große, leistungsstarke Transformatoren verwendet.

2. Eingangsübertrager

Wird in der Eingangsstufe von Verstärkern verwendet, um Signale mit niedrigem Pegel zu verstärken. Sie bestehen oft aus hochwertigen Materialien, um eine klare Übertragung des Audiosignals zu gewährleisten.

3. Anpassungsübertrager

Werden zwischen Eingangs- und Ausgangstransformator geschaltet, um eine korrekte Impedanzanpassung zu gewährleisten. Diese Transformatoren werden verwendet, um die Qualität der Signalübertragung zu verbessern und Rauschen und Verzerrungen zu reduzieren.

4. Wechselstrom-Leistungstransformator

AC-Leistungstransformatoren sind Transformatoren, die zur Stromversorgung von Verstärkern verwendet werden. Er wird mit dem Ziel installiert, Rauschen usw. aus der Wechselstromversorgung zu entfernen. Er kann die Qualität der an den Verstärker gelieferten Leistung verbessern.

5. Stecktransformator

Stecktransformatoren sind Transformatoren, die für die Verkabelung von Audiogeräten verwendet werden. Sie sind oft klein, preiswert und werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt.

So wählen Sie einen Audio-Transformatoren aus

Bei der Auswahl eines Audio-Transformators sollten Sie die Anwendung, die Impedanz, die Qualität und die Größe berücksichtigen.

Zunächst wird der Typ des Audio-Transformators entsprechend der Anwendung ausgewählt. Dann wird die Impedanz festgelegt. Bei der Auswahl eines Ausgangs- oder Eingangsübertragers ist es wichtig, dass die Impedanz des Übertragers mit der Impedanz der Ausgangs- und Eingangsstufen des Verstärkers übereinstimmt.

Auch auf die Qualität der Auswahl wird sorgfältig geachtet. Die Auswahl von Produkten, die aus hochwertigen Materialien und Technologien bestehen, verbessert die Klangqualität.

Größe und Form sind ebenfalls wichtige Faktoren. Wenn eine geringere Größe oder eine spezielle Form erforderlich ist, sollte ein geeigneter Transformator gewählt werden.

Was ist ein Impedanz-Analysatoren?

Impedanz-Analysatoren sind, wie der Name schon sagt, Impedanz-Analysatoren (Widerstands-Analysatoren). Die Impedanz ist das Verhältnis zwischen Spannung und Strom in einem Wechselstromkreis und ist ein Indikator für die Schwierigkeit des Stromflusses. Die Impedanz wird als Vektorgröße in der komplexen Ebene ausgedrückt, wobei der Blindwiderstand auf der imaginären Achse und die Widerstandskomponente auf der realen Achse liegt.

Handelt es sich um einen Gleichstrom, so gibt es nur eine Widerstandskomponente, ausgedrückt als V = IR, die durch das Ohmsche Gesetz ausgedrückt wird. Es gibt zwei Haupttypen von Reaktanz: die induktive Reaktanz für die Komponente L (Induktor), die eine Wicklung wie eine Spule darstellt, und die kapazitive Reaktanz für die Komponente C (Kondensator), die einen Kondensator darstellt. Der Impedanz-Analysator ist ein Gerät zur Analyse der Impedanz, d. h. des elektrischen Widerstands, der diese Wechselstromkomponente enthält.

Verwendungszwecke von Impedanz-Analysatoren

Impedanz-Analysatoren werden verwendet, um die Impedanz, d. h. den elektrischen Widerstand, der eine Wechselstromkomponente enthält, im Detail zu analysieren.

Die Analyseergebnisse werden auf dem Bildschirm der meisten Impedanz-Analysatoren in Form eines Diagramms angezeigt, wobei die horizontale Achse die Frequenz und die vertikale Achse die vom Benutzer gewünschten Parameter (Variablen), wie Spannung und Strom, darstellt. Ein ähnliches Gerät ist ein LCR-Meter.

Ein LCR-Meter zeigt jedoch nur punktgenaue Ergebnisse numerisch an, während ein Impedanz-Analysatoren Graphen anzeigen kann, die verschiedene Parameter über einen breiten Frequenzbereich darstellen.

Prinzip des Impedanz-Analysators

Impedanz-Analysatoren können die Widerstands- und Reaktanzkomponenten der Impedanz messen, indem sie Wechselstromsignale verschiedener Frequenzen anlegen und Strom, Spannung und Phasendifferenz messen. Es gibt verschiedene Messmethoden wie die Resonanzmethode, die I-V-Methode und die automatische symmetrische Brückenmethode.

Die Messmethode mit einer automatischen symmetrischen Brückenschaltung wird hier als typisches Beispiel beschrieben. In einer automatischen symmetrischen Brückenschaltung werden eine Signalquelle, zwei Voltmeter und ein Strom-Spannungs-Wandler verwendet. Die Impedanz der Probe kann durch Berechnung des Verhältnisses zwischen der durch die Probe fließenden Spannung und der durch den Referenzwiderstand fließenden Spannung gemessen werden.

Mit der automatischen symmetrischen Brückenmethode kann ein breites Spektrum von Frequenzen unter 110 MHz gemessen werden. Für Impedanzmessungen bei höheren Frequenzen wird z. B. die HF-I-V-Methode verwendet.

Die erhaltenen Daten können grafisch analysiert werden, indem ein Bode-Diagramm mit der Frequenz auf der horizontalen Achse und der Impedanz auf der vertikalen Achse oder ein Cole-Cole-Diagramm mit dem Widerstand auf der horizontalen Achse und der Reaktanz auf der vertikalen Achse erstellt wird. Durch die Analyse dieser Ersatzschaltbilder ist es möglich, Schaltungen zu entwerfen und Widerstandskomponenten wie Elektroden zu isolieren.

Weitere Informationen über Impedanz-Analysatoren

1. Unterschiede zwischen Impedanz-Analysatoren und Netzwerk-Analysatoren

Impedanz-Analysatoren und Netzwerkanalysatoren sind beides Geräte, die die Impedanzkomponenten eines DUT (DUT under test) messen, indem sie Signale in das DUT einspeisen und die Signalstärke und Phase, die auf der Ausgangsseite erscheinen, mit dem Eingang vergleichen.

Impedanz-Analysatoren werden verwendet, um hohe Impedanzen von 10 kΩ oder mehr genau zu messen. Der Frequenzbereich, der gemessen werden kann, ist jedoch auf etwa 100 MHz begrenzt.

Netzwerkanalysatoren können bis zu etwa 10 GHz messen und eignen sich für die Messung von Impedanzen unter 10 kΩ. Geräte für Telekommunikationseinrichtungen erfordern Kennlinienmessungen bis zu hohen Frequenzen, weshalb Netzwerkanalysatoren verwendet werden.

2. Verwendung eines Impedanz-Analysators

Für Impedanzmessungen werden vier Klemmen verwendet. Dies sind die Klemme zum Anlegen des Eingangsstroms, die Klemme zur Messung der eingangsseitigen Spannung, die Klemme zur Messung des ausgangsseitigen Stroms und die Klemme zur Messung der ausgangsseitigen Spannung.

Das zu messende Objekt (DUT) wird zwischen der Eingangs- und der Ausgangsseite platziert, aber für genauere Messungen wird eine Messvorrichtung, eine sogenannte Fixture, verwendet. Die Halterung ist eine wichtige Messvorrichtung, die dazu dient, das Messobjekt stabil zu halten, Fremdgeräusche zu reduzieren und eine Abschwächung der Signalausbreitung zu verhindern.

3. Preise für Impedanzanalysatoren

Je nach Frequenzbereich und Impedanz, die gemessen werden kann, gibt es eine Reihe von Preisen. Ein einfaches Gerät zur Messung der ungefähren Impedanz ist für etwa ¥ 100.000 zu haben.

Hochpräzise Modelle, wie sie bei Experimenten und in der Entwicklung verwendet werden, kosten zwischen 2 und 5 Millionen JPY. Darüber hinaus kosten eine Halterung für den Prüfling und ein Kabel für die Messung rund 1 Million JPY.

Was ist ein Druck-Kalibratoren?

Ein Druck-Kalibrator ist ein Instrument, das zur Wartung von Druckmessgeräten verwendet wird.

Sie werden auch Drucknormale genannt und dienen zur Kalibrierung von Druckmessgeräten. Druckmessgeräte müssen kalibriert werden, da die Konformität mit Normen und Rechtsvorschriften sowie die Rückverfolgbarkeit gewährleistet sein müssen. Wird die Kalibrierung nicht in regelmäßigen Abständen durchgeführt, geht die Zuverlässigkeit verloren und die Messdaten sind nicht vertrauenswürdig.

Außerdem kann es zu erheblichen Messfehlern kommen, wenn der Kalibrierbereich deutlich außerhalb der Grenzen liegt. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit von Unfällen, wie z. B. Beschädigungen des Druckbehälters. Daher ist zu überlegen, ob die Kalibrierung im allgemeinen Kalibrierbereich oder im JCSS-Kalibrierbereich durchgeführt werden soll, und der Kalibrierzyklus des Druckmessgeräts muss festgelegt werden.

Zu den Kalibrierunterlagen für die Kalibrierung von Druckmessgeräten gehören ein Prüfzertifikat, ein Prüfbericht, eine Tabelle des Rückverfolgungssystems und eine Kopie des Kalibrierungszertifikats des Standardgeräts usw. Im Falle einer JCSS-Kalibrierung wird ein JCSS-Kalibrierungszertifikat oder ein JCSS-Registrierungszertifikat ausgestellt, das die Kalibrierung begleitet.

Verwendungszwecke von Druck-Kalibratoren

Druck-Kalibratoren werden hauptsächlich in industriellen Anwendungen eingesetzt. Nachstehend einige Beispiele für den Einsatz von Druck-Kalibratoren.

• Wartung von Manometern und Drucksensoren
• Wartung von Anlagen zur Emissionskontrolle
• Qualitätssicherung in der Produktentwicklung und in Produktionslinien

Wie bereits erwähnt, werden sie hauptsächlich für die Wartung von Druckmessgeräten verwendet. Darüber hinaus werden bei der Herstellung von Druckmessgeräten Funktionsprüfungen mit Druck-Kalibratoren durchgeführt, die nach JIS und anderen Normen spezifiziert sind.

Prinzip der Druck-Kalibratoren

Die häufig als Druck-Kalibratoren verwendeten Druckmessgeräte mit Eigengewicht beruhen auf den grundlegendsten Druckprinzipien und sind seit langem zuverlässige Druck-Kalibratoren. Der Druck ist definiert als die senkrecht nach unten gerichtete Kraft multipliziert mit der Querschnittsfläche.

Totgewichtsmanometer werden mit einem Zylinder, einem Kolben und einem Gewicht von bekanntem Gewicht auf dem Kolben gemessen. Ein beweglicher Kolben ist reibungsfrei in den Zylinder eingebaut. In dem Zylinder befindet sich eine unter Druck stehende Flüssigkeit, die durch die Schwerkraft des Eigengewichts über den Kolben zurückgehalten wird.

Der Druck wird über die Schwerkraft des Totgewichts und die Querschnittsfläche berechnet und gemessen, da sich dort ein Kräftegleichgewicht einstellt. Um die Genauigkeit zu verbessern, können Totgewichtsdruckmessgeräte für Gase auch die Passung von Kolben und Zylinder und die Umgebung berücksichtigen.

Aus diesem Grund werden der Kolben und der Zylinder sorgfältig gereinigt, was bei einem großen Bohrungsdurchmesser möglicherweise wenig Wirkung zeigt. Von Flüssigkeitsdruckmessern kann jedoch eine stabilere Leistung erwartet werden als von Totgewichtsdruckmessern für Gase.

Arten von Druck-Kalibratoren

Der am häufigsten verwendete Druck-Kalibratoren-Typ ist das Totgewichtsmessgerät. Totlastmanometer gibt es für hydraulischen und pneumatischen Druck, und die Auswahl des Modells richtet sich nach dem zu kalibrierenden Druckmessgerät und der Anwendung. Ein weiteres Auswahlkriterium ist, ob das Druckmessgerät tragbar oder stationär ist.

Druckmessgeräte mit Eigengewicht können mechanische und elektrische Drücke messen, aber keine Geräte kalibrieren, die Hochvakuumbedingungen messen, wie z. B. Ionisationsvakuummessgeräte. Andere elektronische Druck-Kalibratoren sind ebenfalls erhältlich.

Elektronische Druck-Kalibratoren können verschiedene Arten von Daten im Speicher aufzeichnen und werden manchmal zur Kalibrierung von Drucktransmittern, Druckschaltern und elektropneumatischen/pneumatischen Wandlern verwendet. Die wichtigsten in Druck-Kalibratoren verwendeten Manometertypen sind digitale Manometer und mechanische Manometer.

Weitere Informationen über Druck-Kalibratoren

Kalibrierverfahren für Druckmessgeräte

Bei der Kalibrierungsmethode wird ein Gas oder eine Flüssigkeit als Druckmedium verwendet, wobei der Druck wiederholt erhöht und gesenkt wird und der Kalibrierungswert aus dem Durchschnittswert berechnet wird. Als Kalibriergeräte werden in der Regel Totgewichtsdruckwaagen und digitale Druckmessgeräte verwendet.

Es gibt zwei Kalibrierbereiche: den allgemeinen Kalibrierbereich und den JCSS-Kalibrierbereich (ISO/IEC 17025), wobei für den JCSS-Kalibrierbereich häufig strengere Normen gelten als für den allgemeinen Kalibrierbereich. Der Grund dafür ist, dass die Kalibrierung im JCSS-Kalibrierbereich mit dem Qualitätsmanagementsystem der ISO/IEC 17025 übereinstimmen muss. Die technische Kompetenz der Prüf- und Kalibriereinrichtungen für Druckmessgeräte wird ebenfalls bewertet und ist daher zuverlässig.

Die allgemeine Kalibrierung und die JCSS-Kalibrierung werden auch hinsichtlich des Ortes unterschieden, an dem sie durchgeführt werden. Die allgemeine Kalibrierung wird in einem allgemeinen Kalibrierlaboratorium durchgeführt, während die JCSS-Kalibrierung im JCSS-Kalibrierlaboratorium und in einem definierten Bereich durchgeführt wird.

Was ist ein Lichtbogenschweißroboter?

Lichtbogenschweißroboter sind Roboter, die das Lichtbogenschweißen anstelle von Menschen durchführen.

Sie zeichnen sich durch ihre im Vergleich zu anderen Schweißrobotern eher geringe Größe aus. Beim Lichtbogenschweißen werden durch die Lichtbogenentladung intensives Licht und starke ultraviolette Strahlung freigesetzt, was zu sehr hohen Temperaturen an der Schweißstelle führt. Es besteht daher eine hohe Verbrennungsgefahr, auch wenn man durch Schutzbrille und Arbeitskleidung geschützt ist.

Auch die Dämpfe des Metalldampfes sind schädlich, wenn sie eingeatmet werden, so dass bei dieser Arbeit ein großer Bedarf an robotergestützten Alternativen besteht. Roboter haben den Vorteil, dass sie das Schweißen mit hoher Geschwindigkeit und in gleichbleibender Qualität ausführen können, was ebenfalls zur Kostensenkung beiträgt.

Einsatzmöglichkeiten von Lichtbogenschweißrobotern

Lichtbogenschweißen wird verwendet, um Metalle wie Stahl mit Stahl, Aluminium und Titan zu verbinden. Es ist ein Schweißverfahren, das auf fast alle Metallstrukturen anwendbar ist. Nachstehend einige Beispiele für Produkte, bei denen Lichtbogenschweißroboter eingesetzt werden

• Stahlrahmen und Baumaschinen
• Landtransportmaschinen wie Autos und Schienenfahrzeuge
• Große Lufttransportmaschinen wie Flugzeuge
• Große maritime Maschinen wie Schiffe

Lichtbogenschweißroboter werden in Produktionsanlagen für die oben genannten Produkte eingesetzt. Das Schweißen wurde in den letzten Jahren zunehmend rationalisiert, und es gibt immer mehr Lichtbogenschweißroboter. Sie können auch zum WIG- und MAG-Schweißen eingesetzt werden, die zu den Lichtbogenschweißverfahren gehören.

Grundsätze der Lichtbogenschweißroboter

Das Lichtbogenschweißen ist ein Schweißverfahren, bei dem elektrische Entladungen in der Luft verwendet werden. Eine Lichtbogenentladung entsteht, wenn ein elektrischer Strom durch einen Schweißdraht geleitet wird, der als Elektrode fungiert und mit dem zu verbindenden Metall in Kontakt gebracht und langsam auseinandergezogen wird. Der Lichtbogen ist so heiß, dass er Temperaturen von bis zu 20 000 °C erreicht, so dass das Metall schnell schmilzt und verbunden wird.

Der Roboter ist vertikal montiert und verfügt über sechs bis sieben Gelenkachsen, mit denen sich präzise Bewegungen ausführen lassen. Jede Achse hat einen bestimmten Winkel und eine bestimmte Geschwindigkeit, mit der sie sich bewegen kann, und ein qualifizierter Bediener bringt dem Roboter die Schweißbedingungen bei. Ein qualifizierter Bediener bringt dem Roboter die Schweißbedingungen bei. Die Bedingungen und die Positionierung sind in diesem Prozess wichtig, der manchmal erst während des eigentlichen Schweißens entschieden wird.

Das eigentliche Schweißteil ist der Schweißbrenner, der am Ende des Roboters befestigt ist. Der Brenner und die Stromdüse müssen entsprechend dem Schweißobjekt ausgewählt werden.

Aufbau eines Lichtbogenschweißroboters

Der Aufbau eines Lichtbogenschweißroboters besteht aus einem Manipulator, einer Steuerung und einem Programmierhandgerät.

1. Manipulator

Der Manipulator besteht aus einer Basis, einem Motor und einem Endeffektor. Der am Endeffektor montierte Schweißbrenner kann ausgetauscht werden, um verschiedenen Schweißbedingungen gerecht zu werden. Der Manipulator hat eine mehrachsige Gelenkstruktur mit Servomotoren.

2. Steuerung

Die Steuerung besteht aus einem Datenspeicher und einer Kommunikationseinrichtung mit dem Manipulator. Die Schweißbedingungen und andere Daten werden in der Steuerung gespeichert.

3. Programmierhandgerät

Das Programmierhandgerät ist eine Schnittstelle, über die eine Person dem Roboter die Schweißbedingungen beibringt. Daten, die die Arbeitsabläufe des Manipulators beschreiben, können erstellt, geändert oder modifiziert werden. Das Ändern von Steuerungsparametern und das Teachen erfolgen ebenfalls über das Programmierhandgerät.

Wie wählt man einen Lichtbogenschweißroboter aus?

Lichtbogenschweißroboter müssen je nach Schweißmaterial, Hub und Installationsmethode ausgewählt werden. Zu den Schweißmaterialien gehören Stahl und Aluminium. Wählen Sie einen Roboter, der mit dem zu schweißenden Material kompatibel ist.

Der Hub ist die Strecke, die der Roboter seinen Arm ausfahren kann. Je länger der Hub, desto weiter kann der Roboter arbeiten, aber desto teurer ist er auch. Beim Schweißen großer Bauteile können mehrere Roboter installiert werden.

Zu den Installationsmethoden gehören die Wandmontage und die Deckenmontage, je nach den Bedingungen, unter denen der Roboter installiert werden soll. Die geeignete Installationsmethode wird für den Ort gewählt, an dem der Roboter installiert werden soll.

Weitere Informationen über Lichtbogenschweißroboter

Markt für Lichtbogenschweißroboter

Der Weltmarkt für Lichtbogenschweißroboter wird bis 2026 voraussichtlich 11,7 Mrd. USD erreichen. Darüber hinaus wird erwartet, dass die Automobilindustrie stark bleibt und die Nachfrage über 2024 hinaus weiter steigen wird. Der Trend zur Automatisierung, insbesondere in den Industrieländern, und der Arbeitskräftemangel sind ebenfalls Faktoren, die die Nachfrage ankurbeln.

Lichtbogenschweißroboter werden im Allgemeinen zu Preisen ab mehreren Millionen Yen verkauft. Der Betrag variiert je nach dem zu schweißenden Material und den Einsatzbedingungen.

Was ist ein Feuchte-Sensoren?

Ein Feuchte-Sensor ist ein Sensor, der die Feuchtigkeit in der Luft misst.

Im Allgemeinen handelt es sich um einen Sensor, der die relative Luftfeuchtigkeit im Verhältnis zum gesättigten Wasserdampfgehalt misst. Sie werden manchmal in Kombination mit Temperatursensoren in Form von Temperatur- und Feuchte-Sensoren verwendet. Natürlich gibt es auch Feuchte-Sensoren, die die absolute Luftfeuchtigkeit messen, aber Feuchte-Sensoren, die die relative Luftfeuchtigkeit messen, sind weiter verbreitet.

Feuchte-Sensoren werden nicht nur in Haushaltsgeräten wie Klimaanlagen und Wäschetrocknern eingesetzt, sondern auch in der Maschinenwartung und der Lebensmittelverarbeitung.

Verwendungszwecke von Feuchte-Sensoren

Feuchte-Sensoren sind weit verbreitet in Haushaltsgeräten, Büroautomatisierungsgeräten wie Druckern, Klimaanlagen in Wohnungen, Gebäuden und Anlagen sowie in Industrieanlagen wie Fabriken und Lagerhäusern. Beispiele für die jeweiligen Anwendungen sind folgende.

1. Produkte für den allgemeinen Haushaltsgebrauch

Feuchte-Sensoren werden in Produkte für den allgemeinen Hausgebrauch eingebaut. Sie werden zum Beispiel in Klimaanlagen, Kühlschränken, Autos, Trocknern, Luftreinigern und Luftbefeuchtern verwendet. Feuchte-Sensoren sind unerlässlich für Klimaanlagen, die das Raumklima regulieren.

2. Büroautomationsgeräte

Feuchte-Sensoren werden auch in Büroautomationsgeräten wie Druckern usw. installiert. Da Büroautomationsgeräte extreme Trockenheit oder Feuchtigkeit nicht mögen, werden Feuchte-Sensoren verwendet, um die äußere Umgebung zu messen und Ausfälle der Geräte zu verhindern.

3. Industrielle Anwendungen

Ein noch breiteres Spektrum von Feuchte-Sensoren wird in industriellen Anwendungen eingesetzt. Sie werden zur Kontrolle der Luftfeuchtigkeit in Lebensmittelverarbeitungsbetrieben und Pflanzenzuchtanlagen sowie in Halbleiter- und anderen Produktionsstätten und Lagerbereichen eingesetzt. Feuchte-Sensoren werden auch dort eingesetzt, wo die Kontrolle der Luftfeuchtigkeit wichtig ist, wie z. B. in den Herstellungs- und Betriebsumgebungen von medizinischen Geräten und in der Luft- und Raumfahrtindustrie.

4. Lageranwendungen

Die Kontrolle der Luftfeuchtigkeit ist auch bei der Lagerung von Ausstellungsstücken in Museen und Kunstgalerien sehr wichtig. Feuchte-Sensoren spielen daher eine wichtige Rolle bei der Kontrolle der Luftfeuchtigkeit in Lagerräumen.

Prinzip der Feuchte-Sensoren

Feuchte-Sensoren messen im Allgemeinen die relative Luftfeuchtigkeit. Der Sensor misst die Luftfeuchtigkeit und berechnet diese als Wert im Verhältnis zur gesättigten Feuchtigkeit bei der Umgebungstemperatur, um die relative Luftfeuchtigkeit zu ermitteln.

Feuchte-Sensoren, die die absolute Luftfeuchtigkeit messen, messen dagegen die Menge an Wasserdampf pro Kubikmeter im Raum. Diese absolute Luftfeuchtigkeit ist temperaturunabhängig und gibt die Wasserdampfmenge im Raum an; sie wird auch als volumetrische absolute Luftfeuchtigkeit bezeichnet.

Arten von Feuchte-Sensoren

Elektronische Polymer-Feuchtesensoren sind die gebräuchlichste Art von Feuchte-Sensoren und werden weiter in “Widerstandsänderungstyp” und “Kapazitätsänderungstyp” unterteilt. Beide Typen bestehen aus einer Elektrode und einer Polymermembran, und die durch die Feuchtigkeitsaufnahme der Polymermembran verursachte Feuchtigkeitsänderung wird als Änderung des elektrischen Signals zwischen den Elektroden erfasst.

1. Feuchte-Sensoren mit Widerstandsänderung

Feuchte-Sensoren vom Typ Widerstandsänderung erfassen elektrische Signale, die Änderungen der Luftfeuchtigkeit entsprechen, indem sie Änderungen des elektrischen Widerstands aufzeichnen. Der Aufbau besteht aus einer kammförmigen Elektrode, die so angeordnet ist, dass die Elektroden einander gegenüberliegen, und einer Polymermembran, die den Spalt zwischen den einander gegenüberliegenden Elektroden in der Kammform ausfüllt.

Wenn die Polymermembran Feuchtigkeit aufnimmt und Wasser adsorbiert wird, können sich die Ionen in der Membran frei bewegen, und der Widerstand der Membran wird durch diese Ionen verändert. Diese Änderung des Membranwiderstands bewirkt eine Änderung des Widerstands (der Impedanz) zwischen den Elektroden, so dass die Feuchtigkeit anhand der Änderung des elektrischen Widerstands erkannt werden kann.

Feuchte-Sensoren mit elektrischer Widerstandsänderung sind einfach aufgebaut und können in Massenproduktion hergestellt werden. Sie sind außerdem relativ preiswert, haben eine gute Haltbarkeit, sind störungsunempfindlich, da sie den elektrischen Widerstand messen, und eignen sich für Bereiche mit hoher Luftfeuchtigkeit. Sie haben jedoch den Nachteil, dass die Erkennung bei niedriger Luftfeuchtigkeit nicht gut funktioniert.

2. Kapazitätsänderungs-Feuchte-Sensoren

Der Feuchte-Sensor vom Typ “Kapazitätsänderung” nutzt die Kondensatortechnologie, um elektrische Signale zu erfassen, die Änderungen der Luftfeuchtigkeit entsprechen, indem die elektrischen Signale in Form von elektrischer Kapazität aufgezeichnet werden. Der Aufbau besteht aus einer feuchtigkeitsdurchlässigen Elektrode mit einem Dielektrikum aus einem Polymerfilm wie Zellulose oder PVA, der Feuchtigkeit absorbiert, der zwischen zwei normalen Elektroden angeordnet ist.

Auf der Seite der feuchtigkeitsdurchlässigen Elektrode wird die Feuchtigkeit in der Luft von der Polymermembran absorbiert, unabhängig davon, ob eine Elektrode vorhanden ist oder nicht, und die Kapazität des Dielektrikums der Polymermembran ändert sich entsprechend der Menge der absorbierten Feuchtigkeit. Infolgedessen können Unterschiede im Feuchtigkeitsgehalt, d. h. Änderungen der Luftfeuchtigkeit, als Kapazitätsänderungen erkannt werden.

Der Vorteil des kapazitiven Feuchte-Sensors ist, dass er empfindlicher ist und schneller anspricht als der resistive Typ. Feuchte-Sensoren mit Kapazitätsänderung haben jedoch den Nachteil, dass die Schaltungen komplexer sind.

Weitere Informationen über Feuchte-Sensoren

1. Arten von Feuchte-Sensoren

Neben Typen von Feuchte-Sensoren in Form kleiner Elemente, die an eine elektronische Schaltung angeschlossen sind, gibt es auch Typen mit einem Feuchte-Sensor im Inneren einer sondenförmigen Messstrecke. Einige Typen sind kondensationsbeständig, andere wiederum kondensationsempfindlich, so dass je nach Anwendung der geeignete Typ ausgewählt werden muss.

2. Lebensdauer des Feuchte-Sensors

Feuchte-Sensoren verschleißen nach vielen Jahren des Dauereinsatzes allmählich, und ihre Messgenauigkeit nimmt naturgemäß ab. Darüber hinaus verschlechtert sich auch die Verbindung zwischen dem Feuchte-Sensor und dem externen Ausgang. Unter Berücksichtigung dieser Faktoren beträgt die Lebensdauer des Sensors etwa 2-5 Jahre, abhängig von der Betriebsumgebung und der Art des installierten Sensors.

3. Feuchte-Sensoren für Smartphones

In den letzten Jahren sind immer mehr Smartphones mit Temperatur- und Feuchte-Sensoren ausgestattet worden. Um mit solchen Smartphones, die mit Temperatur- und Feuchte-Sensoren ausgestattet sind, die Temperatur und die Luftfeuchtigkeit zu messen, ist es notwendig, kostenlose Anwendungen herunterzuladen.

In vielen Fällen ist es auch möglich, Temperatur und Luftfeuchtigkeit auf Smartphones ohne Temperatur- und Feuchte-Sensor zu messen, indem ein externer Sensor angeschlossen wird. Es gibt auch drahtlose Sensoren, die mit dem Smartphone verbunden sind, wie z. B. Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren mit Bluletooth-Funktionalität. Solche externen Sensoren werden im Allgemeinen als “Umgebungssensoren” bezeichnet. Viele dieser Umweltsensoren verfügen über mehrere Sensorfunktionen wie Temperatur, Beleuchtung, Luftdruck und Lärm sowie Feuchtigkeit.