Die Signalkonditionierung bezeichnet die elektrische und mathematische Aufbereitung von Sensorsignalen, damit diese zuverlässig erfasst, verarbeitet und ausgewertet werden können. Dabei werden physikalische Messgrößen wie Temperatur, Druck, Kraft, Füllstand, Durchfluss oder Schwingung in standardisierte elektrische Signale umgewandelt, die von Mess- und Automatisierungssystemen verarbeitet werden können.
Da Sensoren häufig unterschiedliche Ausgangssignale liefern, ist eine Anpassung an einheitliche Signalpegel notwendig. Die Signalkonditionierung stellt sicher, dass Messwerte präzise, störungsarm und kompatibel mit nachfolgenden Mess-, Steuerungs- oder Analysesystemen erfasst werden.
Warum ist Signalkonditionierung notwendig?
Viele Sensoren liefern Rohsignale mit sehr kleinen Spannungen oder Widerstandsänderungen, die nicht direkt verarbeitet werden können. Beispiele hierfür sind:
- Thermoelemente mit Millivolt-Signalen
- Pt100- und Pt1000-Temperatursensoren
- Dehnungsmessstreifen
- Drucksensoren
- Kraftsensoren
- Schwingungsaufnehmer
Durch die Signalkonditionierung werden diese Rohsignale in standardisierte Messgrößen überführt, beispielsweise:
- 0 bis 10 V
- ±10 V
- 0 bis 20 mA
- 4 bis 20 mA
- Frequenzsignale
- Digitale Messwerte
Dadurch können verschiedene Sensoren einheitlich in Mess- und Automatisierungssysteme integriert werden.
Aufgaben der Signalkonditionierung
Je nach Anwendung umfasst die Signalkonditionierung verschiedene Funktionen:
Verstärkung
Kleine Sensorsignale werden verstärkt, um eine präzise Messwerterfassung zu ermöglichen.
Linearisierung
Nichtlineare Sensorcharakteristiken werden rechnerisch korrigiert, damit Messwerte möglichst exakt den tatsächlichen Prozessgrößen entsprechen.
Filterung
Störsignale und Rauschen werden herausgefiltert, um die Signalqualität zu verbessern.
Galvanische Trennung
Elektrische Trennungen verhindern Störungen durch Potenzialunterschiede und erhöhen die Messsicherheit. Die Delphin-Messdatenerfassung bietet galvanisch getrennte Eingänge und Schnittstellen für eine hohe Störfestigkeit. [delphin.de]
Skalierung
Das Sensorsignal wird auf den gewünschten Messbereich umgerechnet und direkt in physikalischen Einheiten dargestellt.
Signalkonditionierung in der Messtechnik
Traditionell wird die Signalkonditionierung häufig durch externe Geräte wie:
- Messumformer
- Trennverstärker
- Signalwandler
- Temperaturtransmitter
realisiert.
Moderne Messdatenerfassungssysteme integrieren diese Funktionen jedoch bereits direkt in der Hardware. Dadurch wird der Verdrahtungsaufwand reduziert, die Messgenauigkeit verbessert und die Inbetriebnahme vereinfacht.
Signalkonditionierung mit Delphin Messdatenerfassung
Die Messdatenerfassungssysteme von Delphin Technology verfügen über integrierte Funktionen zur Signalkonditionierung und unterstützen eine Vielzahl unterschiedlicher Sensorsignale direkt am Eingang. Dazu gehören unter anderem:
- Pt100- und Pt1000-Sensoren
- Thermoelemente
- Spannungsmessungen (mV und V)
- Stromsignale (0/4 … 20 mA)
- Frequenz- und Impulssignale
- Schwingungssignale
Dadurch können viele Sensoren ohne zusätzliche Messumformer oder externe Signalaufbereitung direkt angeschlossen werden. Dies reduziert Kosten, vereinfacht den Messaufbau und erhöht die Zuverlässigkeit der gesamten Messkette. Die universellen Messdatenerfassungslösungen von Delphin ermöglichen dabei die flexible Erfassung unterschiedlichster physikalischer Größen sowie die direkte Weiterverarbeitung und Analyse der Messdaten.
Zusätzlich können die Messdaten mit Softwarelösungen wie ProfiSignal 20 visualisiert, ausgewertet und für Prozessmonitoring, Prüfstände oder Laboranwendungen genutzt werden.
Vorteile der integrierten Signalkonditionierung
- Direkter Anschluss vieler Sensortypen
- Reduzierung externer Messumformer
- Höhere Messgenauigkeit
- Geringerer Installationsaufwand
- Verbesserte Störsicherheit
- Einfachere Wartung und Inbetriebnahme
- Flexible Anpassung an unterschiedliche Messaufgaben
Gerade in industriellen Anwendungen, Prüfständen, Laboren und Monitoring-Systemen trägt die Signalkonditionierung entscheidend dazu bei, qualitativ hochwertige und belastbare Messdaten bereitzustellen.