Die Skalierung beschreibt in der Mess- und Automatisierungstechnik die Umrechnung eines Sensorsignals in einen physikalischen Messwert. Dabei werden elektrische Signale wie Spannung, Strom oder Widerstand einem definierten Messbereich zugeordnet, sodass die Messwerte direkt in physikalischen Einheiten wie °C, bar, l/min, N oder kW dargestellt werden können.
Die Skalierung stellt sicher, dass Rohsignale von Sensoren und Messumformern korrekt interpretiert und für Auswertungen, Regelungen oder Prozessüberwachungen genutzt werden können.
Warum ist eine Skalierung notwendig?
Sensoren liefern ihre Messwerte häufig nicht direkt in physikalischen Einheiten, sondern als normierte elektrische Signale. Typische Ausgangssignale sind:
- 0 … 10 V
- ±10 V
- 0 … 20 mA
- 4 … 20 mA
- mV-Signale
- Frequenzsignale
Damit beispielsweise aus einem Stromsignal von 4 … 20 mA ein Druckwert von 0 … 100 bar oder ein Füllstand von 0 … 10 m berechnet werden kann, ist eine Skalierung erforderlich.
Lineare Skalierung
Bei vielen Messgrößen besteht ein proportionaler Zusammenhang zwischen Eingangssignal und Messwert. In diesem Fall wird eine lineare Skalierung verwendet.
Beispiel: Druckmessung
| Eingangssignal | Druck |
|---|---|
| 4 mA | 0 bar |
| 12 mA | 50 bar |
| 20 mA | 100 bar |
Der gemessene Stromwert wird dabei proportional auf den definierten Messbereich umgerechnet.
Lineare Skalierungen werden häufig eingesetzt bei:
- Drucksensoren
- Füllstandssensoren
- Durchflussmessungen
- Kraftsensoren
- Leistungsmessungen
Nichtlineare Skalierung
Einige Sensoren besitzen keine lineare Kennlinie. In diesen Fällen muss eine nichtlineare Skalierung erfolgen.
Typische Beispiele sind:
- Thermoelemente
- Pt100- und Pt1000-Sensoren
- Feuchtesensoren
- Spezielle Prozesssensoren
Bei Thermoelementen steigt die erzeugte Spannung beispielsweise nicht proportional zur Temperatur an. Deshalb werden hinterlegte Kennlinien oder mathematische Korrekturverfahren genutzt, um die tatsächliche Temperatur präzise zu berechnen.
Skalierung in modernen Messsystemen
Moderne Messdatenerfassungssysteme übernehmen die Skalierung automatisch. Anwender geben lediglich den Messbereich und die gewünschte physikalische Einheit vor. Das System berechnet anschließend die tatsächlichen Messwerte in Echtzeit.
Dadurch ergeben sich zahlreiche Vorteile:
- Direkte Anzeige physikalischer Werte
- Höhere Messgenauigkeit
- Einheitliche Datenauswertung
- Vereinfachte Konfiguration
- Reduzierung von Bedienfehlern
- Automatische Verarbeitung großer Datenmengen
Skalierung mit Delphin Messdatenerfassung
Die Messdatenerfassungssysteme von Delphin Technology unterstützen sowohl lineare als auch nichtlineare Skalierungen. Dadurch können unterschiedlichste Sensoren und Messgrößen direkt erfasst und in physikalische Einheiten umgerechnet werden. Die Delphin Lösungen ermöglichen die Verarbeitung von Temperatur-, Druck-, Strom-, Spannungs-, Frequenz- und zahlreichen weiteren Sensorsignalen ohne zusätzliche Signalaufbereitung. Zudem können Messwerte unmittelbar visualisiert, gespeichert und analysiert werden.
Insbesondere bei der Erfassung von Thermoelementen, Pt100-Sensoren und anderen nichtlinearen Sensoren sorgen hinterlegte Kennlinien und intelligente Signalverarbeitung für eine präzise und normgerechte Umrechnung der Messwerte. Die flexible Messdatenerfassung unterstützt dabei Anwendungen im Labor, auf Prüfständen, im Prozessmonitoring sowie in industriellen Anlagen.
Vorteile der richtigen Skalierung
- Präzise Darstellung physikalischer Messgrößen
- Einheitliche und nachvollziehbare Messergebnisse
- Einfache Integration verschiedener Sensoren
- Unterstützung linearer und nichtlinearer Kennlinien
- Optimierte Prozessüberwachung
- Zuverlässige Auswertungen und Analysen
- Grundlage für Automatisierung und Regelungstechnik
Eine korrekt konfigurierte Skalierung ist somit ein entscheidender Bestandteil jeder professionellen Messdatenerfassung und gewährleistet, dass Sensorsignale in aussagekräftige und belastbare Messwerte umgewandelt werden.