9-2015

SensorenSichere Fahrt

SensorenSichere Fahrt dank robuster NeigungssensorenStromausgang von der a.b.jöddengmbh. Die Sensoren erhielten fürdiesen speziellen Einsatz ein geeignetesBlech zum Schutz gegenSteinschlag und direkte Sonneneinstrahlungen(bis +80 °C). Umdie aufgenommenen Daten zusammeln, wurden die Stromschnittstellenüber PUR-Kabel mitdem Datenlogger-System verbunden.Der Sensor misst die starkenVibrationen der Zugfahrten, die zuschnellen „Neigungsänderungen“führen, bei 1 Hz. Anschließend werdendie Daten durch das Datenloggersystemgefiltert. Dank der internenTemperaturkompensation undder hoch reproduzierbaren kapazitivenSilizium-Technologie konntemit einem kleinen Budget in bisherunerreichte Genauigkeitsbereichevorgestoßen werden.Quellen: Leica Geosystems, TruStory Gleisüberwachung Traunstein,DeutschlandZur Verkehrsentlastung des StadtzentrumsTraunstein wurde im Frühjahr2009 mit dem Bau einer Ortsumfahrungbegonnen. Hierzu mussteunter anderem auch die BahnlinieMünchen - Salzburg mittels einesTunnels gequert werden. Um dieSicherheit des Bahnverkehrs währendder Bauphase zu gewährleiten,forderte die Deutschen Bahn (DB)eine permanente Überwachungder Bahnstrecke. Deshalb wurdeein Monitoringsystem für die Gleisanlageinstalliert. Ziel war es, Veränderungensofort zu erkennenund im Falle einer Querneigungder Schwellen von mehr als 3 mmAutor:Dipl.-Ing. Bernd JöddenGeschäftsführender Gesellschafterder a.b.jöddengmbh(ca. 0,12°) ein Alarmsignal für einegenauere Überprüfung der Situationzu generieren.Anforderungen der BahnDurch die strengen Auflagen derDB musste das hier eingesetzteMonitoringsystem sehr hohen Anforderungengerecht werden. So solltezum einen eine Messgenauigkeitvon ±0,3 mm/m bei den eingesetztenNeigungssensoren garantiert,zum anderen eine Genauigkeit von±1,0 mm bei den Tachymetermessungengewährleistet werden. Außerdemmussten die ermittelten Messdatensicher gespeichert werden.Deshalb wurde neben der festenDatenleitung (DSL) eigens einFallback-System installiert, dasden Datentransfer im Notfall auchüber UMTS aufrechterhält. Im Falleeiner Toleranzüberschreitung wirdder zuständige Fahrdienstleiter derDB per SMS benachrichtigt. Separathat man für diesen Fall auch dieOption einer Mitteilung über dasFestnetz eingerichtet. Außerdemwurde eine unabhängige Stromversorgung(USV) eingesetzt, umetwaige Stromausfälle kurzfristigüberbrücken zu können. Zur Realisierungder Überwachung warenzwei Sensortypen notwendig: Neigungssensorenund Messsensoren.NeigungssensorenZum Monitoren der Querneigungwurden 38 zwei-achsige Neigungssensorenbenötigt, die robust gegenStöße und Vibrationen bei den Zugüberfahrtensind sowie große Temperaturdifferenzen(-40…+85°) undFeuchtigkeit (IP67-Dichtheit) vertragen.Ebenso wichtig war eine hoheReproduzierbarkeit (

Sensorenstationen TCA1800 auch den Testdes neuen, speziell für das Monitoringentwickelten Tachymeter, LeicaTM30. Diese motorisierten Sensorensorgen für eine lückenlose Messungmit Dokumentation rund umdie Uhr zu 100 Prismen, die direktam Bauwerk angebracht wurden.Ergänzend dazu installierte manmeteorologische Sensoren und eineWebcam. Die Tachymeter wurdenim setzungsfreien Bereich auf zweica. drei Meter hohe Pfeiler gesetztund mit einem speziell angefertigtenGehäuses vor Witterung, Vandalismusund Diebstahl geschützt.Weitere EigenschaftenDer kostengünstige und robusteNeigungssensor kann auch fürBeschleunigungs- und Vibrationsmessungenverwendet werden, daverschiedene Messbereiche (bis12 g) und Messfrequenzen (bis400 Hz) angeboten werden können.In Außenanwendungen wieGeotechnik, Gebäudeüberwachung,Maschinenkontrolle, Messungen inöffentlichen Fahrzeugen etc. dürftensich damit neue Möglichkeiteneröffnen. Der Neigungssensor istauch für den Einsatz unter Wassergeeignet. Der Nachweis wurdedurch ein fünf-wöchiges Versenkeneines Neigungssensors auf 10 mTiefe erbracht.Der 4…20-mA-Signalausgangerlaubt auch längere Anschlussleitungen.Über einen entsprechendenWiderstand kann das Stromsignalin ein Spannungssignal von wahlweise1…5 oder 2…10 V umgewandeltwerden. Standardmäßig sindNeigungssensoren (wahlweise 1-oder 2-achsig) mit den Bereichen±30° (entspricht ±0,5 g) oder ±90°(entspricht ±1 g) erhältlich. Alle Sensorensind auf 1 g/0°, oder optionalauf ±45°, abgeglichen und somitsofort einsetzbar. Damit ist (abgesehenvon mechanischen Anpassungenin der Applikation) grundsätzlichkein weiterer Nullpunkt-Abgleich erforderlich. Für Beschleunigungs-und Vibrationsmessungenstehen Sensoren mit ±12 g Messbereichzur Verfügung. OptionalMessprinzip der NeigungssensorenDie Neigungssensoren arbeitennach dem Prinzip der Methode derSchwungmasse („Pendels“). Dasheißt, eine Prüfmasse wird entwederdurch die Beschleunigungoder durch eine Vibration bewegt.Die Prüfmasse ist zwischen zweiKondensatorplatten angeordnetund verändert die kapazitivenWerte. Diese bewährte Methodekommt besonders dann zur Anwendung,wenn die Anforderungenan Genauigkeit hoch sind oderexterne Einflüsse wie Temperatur,Vibration und Schock unterKontrolle gebracht werden sollen.Mit dieser Technologie lassensich Wiederholbarkeiten vonbesser als 0,03° und Auflösungenvon besser als 0,003° erreichen.Durch den speziellen Aufbauist selbst nach harten Schlägen(bis 70.000 g) keine Drift wegenDeformation der Prüfmasse zuerwarten. Die Gasdämpfunginnerhalb des Sensorelementesverhindert Resonanzfrequenzenund Überschwingen. Der imrobusten IP68-geschütztenGehäuse eingebaute Sensorkann über drei Schraubenlöchereinfach montiert und über PG-Verschraubung und PUR-Kabelangeschlossen werden.können zahlreiche weitere Messbereicheangeboten werden.• a.b.jödden gmbhinfo@abjoedden.dewww.abjoedden.deSchematische Skizze eines Sensorelementes: Im mittleren Bereicherkennt man das Pendel, das eingeschlossen in der oberen undunteren Platte (Wafer) einen Kondensator bildet.PC & Industrie 9/2015 23