Copyright by Wachendorff Prozesstechnik GmbH & Co. KG, Industriestraße 7, D-65366 Geisenheim, Tel.: +49-6722/9965-20, Fax: -78, Stand: 05.03.2012. Alle Angaben ohne Gewähr, Irrtümer und Änderungen vorbehalten.

Technical Note 0312 DCM

Anwendungshinweise Schockdatenlogger

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Anwendungshinweise Schockdatenlogger

Komplette Überwachungen der Umgebungsbedingungen

DCMUSHxxx

Was macht ein Schockdatenlogger DCMUSHxxx? Der DCMUSHxxx ist ein mobiler Schockdatenlogger, der die folgenden Umgebungsbedingungen aufzuzeichnet: Schock (g-Kräfte; Ereignis/Beschleunigung), Temperatur, relative Luftfeuchte und Druck. Zum Aufzeichnen von Schockdaten verwenden Sie den DCMSH101x Datenlogger. Dieser Datenlogger ist für Anwendungen wie Überwachung von Seefracht oder Fallprüfungen im Labor geeignet. Wann immer eine Kombination von Schock, Temperatur, relativer Luftfeuchte und Druck gemessen werden soll, ist der DCMUSHxxx die richtige Wahl. Außerdem berechnet der Datenlogger die Vektorsumme, und zeigt dem Benutzer die gesamten Beschleunigungsdaten der die Waren ausgesetzt waren an. Das Verwenden eines eingebauten miniaturisierten Halbleiter-Beschleunigungssensors (MEMS = mikro-elektro-mechanische-Systeme), ermöglicht je nach Modell die Erfassung der Schockdaten in den Messbereichen ±5 g, ±50 g, ±100 g und ±250 g. Dieser Typ des Sensors findet in einer Vielfalt von industriellen Anwendungen, wie z.B. in der Raumfahrt, beim Militär sowie bei automatisierten und sicherheitskritischen Prozessen Verwendung. Häufig finden die Schockdatenlogger in folgenden Anwendungen Verwendung:

Komplette Überwachung der Umgebungsbedingungen bei Seetransporten Überwachung von Transporten mit Lebendsendungen Überwachung von Museen Überwachung von kostenintensiven und zerbrechlichen Gütern Flugzeugturbulenz / Flugdatenaufnahme Start- und Landevorgängen in der Luftfahrt Langzeittests Zerbrechlichkeitsprüfungen Prüfung auf Unfallauswirkungen Montageband-Überwachung Bremsen Prüfungen Fallprüfungen in Laboren Kopplungseinflüsse bei Triebwagen Behälterprüfung Versicherungsansprüche belegen

Beispiele zur Nutzung eines Schockdatenloggers

Beispiel 1 (allgemein) Eine Person ist auf der Erde durch die Gravitation einer Beschleunigung von 9,81 m/s² ausgesetzt. Das Ausmaß für einen Schock ist das Mehrfache von g aufgrund der Beschleunigung. Bei der Erdbeschleunigung (9,81 m/s²) erfährt die Person 1 g. Beispiel: Ist die Masse der Person 85 kg. Somit ist die Kraft die auf diese Person wirkt 85 kg x 9,81 m/s² = 833,85 Newton. Die gleiche Person in einem Rennwagen der mit 3 g beschleunigt, erfährt effektiv eine Kraft von 833,85 Newton x 3 g = 2501,55 Newton.

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Beispiel 2 Ein Raketenmotor wird über eine weite Strecke mit einem neuen Schiffstransportunternehmen befördert. Bei Ankunft des Motors am Bestimmungsort werden die Daten des Loggers ausgelesen und festgestellt, dass der Motor einen Schock von 2 g erfahren hat. Zur Untersuchung des Schockwertes für den Raketenmotor, der eine Masse von 7000 kg besitzt, einer Beschleunigung von 2 g erfahren hat, wirkte eine Netto-Kraft auf das Objekt von 137200 Newton (kg x m/s²). In diesem Fall hat der Raketenmotor eine Auslegung auf eine maximale Krafteinwirkung von 100000 Newton. Mit den Auswertedaten des Schockdatenloggers in Händen, weiß der Hersteller des Motors, dass die zulässigen Grenzwerte für die Belastung des Motors überschritten wurden und das neue Schiffstransportunternehmen nicht mehr infrage kommt.

Wie wird der Schockdatenlogger in der Praxis eingesetzt

Beispiel 1 (Mechanischer Stress) Ein empfindliches Mikroskop mit einem Hebel-Arm unterstützt eine maximale Kraft von 250 Newton am Mikroskop-Ende. Der Hersteller weiß, dass das Mikroskop eine Masse von 15 Kilogramm hat. Während dieses Mikroskop verladen wurde, war das Mikroskop-ende 3,4 g ausgesetzt. Der Hersteller will den Betrag der Kraft bestimmen, die auf das Mikroskop gewirkt hat, um zu bestimmen, ob es beschädigt worden ist. In diesem Fall, wird die Kraft die auf das Mikroskop gewirkt hat wie folgt berechnet: F = Mg = (15 Kg) (3.4g X 9.8 m/s2=33.2) =499.8 Newton (Kg X m/s2). Nach dem Herunterladen der Daten für diese Anwendung ist der Hersteller imstande, die genaue Zeit und den Datenwert zu bestimmen, an dem das Mikroskop 3,4 g ausgesetzt war.

Beispiel 2 (Verschiffung) Das Qualifizieren eines neuen Schifffahrtsunternehmens ist eine ideale Anwendung für einen Schockdatenlogger. Ein Schockdatenlogger wird verwendet, um die Sendung nach militärischen Standards zu verschiffen. Die militärischen Standards erfordern eine Überwachung von Temperatur, Druck, Feuchtigkeit und Stößen. Die mil. Verordnung hat folgende Werte die eingehalten werden müssen. Spezifizierungen: Temperatur 55 °C; Druck 1,72 bar (25 PSIA); relative Feuchtigkeit 90 %, erschüttern bis 10 g. Die Ware scheint laut Verordnung, sicher an Ihrem Bestimmungsort angekommen zu sein. Das Personal am Bestimmungsort lädt die Daten vom DCMUSHxx herunter. Nach dem Herunterladen der Daten findet das Personal, dass Stoß, Feuchtigkeit, und Druck alle innerhalb der Spezifizierung sind, jedoch die Temperatur bei 57 °C lag (mil. Verordnung schreibt eine Temperatur von 55 °C vor). Der Benutzer stellt somit fest, basiert auf den Daten des DCMUSHxx, dass das Schifffahrtsunternehmen nicht entsprechend der militärischen Verordnung einen Transport durchführen kann.

Beispiel 3 Der DCMHUSHxx wird oft verwendet, um die Transportkette und den Verladeprozess zu sichern, um so den Warenwert über den Transport zu erhalten. Häufig wird ein Benutzer ein Gerät beifügen wollen, um Stöße, die seinem Produkt schaden könnten, zu registrieren. Dabei soll sichergestellt werden, dass das Produkt unbeschadet an seinem Bestimmungsort ankommt. In diesem Beispiel erhält der Benutzer eine große Sendung von (500) Arbeitsbänken. An der Seetransportkiste ist ein Schaden zu erkennen. Der Empfänger entscheidet sich dafür, die Sendung bis zur Sichtung der Daten des DCMHUSHxx nicht anzunehmen. Der DCMUSHxx wird analysiert und mithilfe der Daten wird festgestellt, dass vor drei Tagen um 14:30 Uhr die Seetransportkisten in denen die Schreibtische sind, 45 g ausgesetzt waren. Ohne die Waren zu öffnen, wurde die Sendung zurückgewiesen. Wenn die Ware akzeptiert worden wäre, könnte ein Anspruch auf Schadensersatz gegenüber dem Schifffahrtsunternehmen nicht geltend gemacht werden. Verwenden Sie die Daten des Datenloggers als Beweis.

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Abtastrate gegen Messintervall Wenn der DCMUSHxx Daten registriert, tut er dies ständig mit einer Abtastrate von 512mal pro Sekunde (alle 1.953 Millisekunden oder 512 Hz). Jedoch ist es größtenteils unpraktisch und unnötig, jeden Stoß zu registrieren. Stattdessen registriert der DCMUSHxx den Maximalwert (den weitesten von 0g entfernten Wert, hoch oder niedrig) der in dem durch den Benutzer eingestellten Messintervall anfällt. Beispiel: Wenn das Messintervall auf 2 Sekunden gesetzt wird, tastet der DCMUSHxx die X-, Y-, und Z-Achse des Beschleunigungsmessers 1.024mal ab und schreibt dann den Maximalwert jeder Achse in den nicht flüchtigen Speicher.

Für die Temperatur-, den Druck- und die Feuchtigkeitsmessung gilt: Wenn das Messintervall schneller als 2 Sekunden ist, werden Temperatur, Feuchtigkeit, und Druck alle 2 Sekunden erfasst. Wenn das Messintervall langsamer als 2 Sekunden ist, werden Temperatur, Feuchtigkeit und Druck innerhalb von 2 Sekunden abgetastet bevor der Messwert geschrieben wird. Ein Besonderheit dieses Stichprobenverfahrens ist, dass der Datenzeitstempel den Datenverlauf von Datenzeitstempel zu Datenzeitstempel widerspiegelt. Dies bedeutet, wenn das Messintervall auf 1 Messung pro Minute eingestellt wurde und der Datenzeitstempel bei 12.01.00 Uhr betrachtet wird, sich der aufgezeichnete Spitzenwert zwischen 12:00:00 Uhr und 12:01:00 Uhr ereignet hat. Die Temperatur, der Druck und die Feuchtigkeitsproben wären zwischen 12:00:58 Uhr und 12:01:00 Uhr genommen worden. Die Vektorsumme (der vierte Schock-Kanal) wird in der Wachendorff Software berechnet und ist die Vektorsumme der x, y, und z Achsen.

Vektorsumme = Mit X = X Achsen-Messwert, Y = Y Achsen-Messwert, Z = Z Achsen-Messwert. Die Vektorsumme, X, Y, Z wird in g angezeigt. Die Vektorsumme wird zusammen mit allen Messwerten automatisch angezeigt. Dem Benutzer wird somit eine Gesamtübersicht über die Beschleunigungen, der seine Ware während der gesamten Transportphase ausgesetzt war, angezeigt.

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Wie man das Messintervall ändert Das Messintervall auf dem Gerät kann durch die Wachendorff Software gesetzt werden. Das Messintervall ist die Zeit, in der der DCMUSHxx einen Maximalwert ermitteln soll und diesen in den nichtflüchtigen Speicher ablegt. Bevor das Gerät gestartet wird, kann der Benutzer das Messintervall passend zu seiner Anwendung einstellen. Das Messintervall registriert von 64 Messungen / Sekunde bis zu 1 Messung alle 5 Minuten. Wie vorhergehend beschrieben, ist die Abtastrate der Schockdatenlogger dauerhaft 512 Hz, unabhängig vom eingestellten Messintervall. Der DCMUSHxx registriert den Maximalwert (der am weitesten von 0g entfernt liegt) pro Messintervall.

Finden Sie das richtige Messintervall für Ihre Anwendung Das Messintervall wird sich abhängig von Ihrer Anwendung ändern. Für Anwendungen, die ein hohes Messintervall verlangen, wie bei einer Ladungssendung kann ein Messintervall von 5 Sekunden das richtige sein. Mit einem Messintervall von 5 Sekunden kann der DCMUSHxx etwa 240 Stunden oder 10 Tagen Daten aufzeichnen. Für Anwendungen, die ein mittleres Messintervall benötigen, wie dies bei der Fahrzeugüberwachung typisch ist, kann ein Messintervall von 30 Sekunden geeignet sein. Anwendungen wie die Bestimmung von Unfallauswirkungen, können ein Messintervall von 64 Hz benötigen, um ein gutes Ergebnis erzielen zu können. Andere wichtige Faktoren, die in Betracht zu ziehen sind, ist die Batterielebensdauer und Speicherkapazität. Zum Beispiel: Ein DCMUSHxx mit einem Messintervall von 5 Sekunden wird ungefähr 10 Tage aufzeichnen, bevor die Speicherkapazität erreicht ist. Außerdem wird ein DCMSH101x mit einem Messintervall von 5 Sekunden ungefähr 20 Tage aufzeichnen. Es ist wichtig, das richtige Messintervall für Ihre Anwendung zu bestimmen. Anwendungen bei denen das Messintervall auf eine schnelle Rate eingestellt ist setzten die Batterielebensdauer herunter. Zum Beispiel wird ein DCMUSHxx, der ein Messintervall von 64 Hz hat, ungefähr 45 Minuten Daten aufzeichnen können, bis die Speicherkapazität erreicht ist. Zusätzlich wird ein DCMSH101x, der ein Messintervall von 64 Hz hat, ungefähr 1 Stunde und 30 Minuten Daten aufzeichnen können. Um Datenaufzeichnungen von mehr als sieben Tagen zu gewährleisten, verwenden sie einen DCMUSHEBx oder ein externes Netzteil.

Nicht flüchtiger Speicher Durch die Verwendung eines nicht flüchtigen Speichers bei den Datenloggern DCMUSHxxx und DCMSH101x gehen keine Daten verloren, auch wenn die Batterie entladen ist. Dies steht im Gegensatz zu den flüchtigen Speichern (RAM), die in Computern eingesetzt werden und bei Wegfall der Spannungsversorgung auch ihre Daten verlieren. Durch den Einsatz von nicht flüchtigen Speichern gehen keine Daten mehr verloren, auch wenn die Spannungsversorgung ausfällt.

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Beispiel zum Aufzeichnen von Daten Um das Gerät zu starten, verbinden Sie das Ende des Schnittstellen-Kabels (DCMIFC200) mit dem Stereoklinkenstecker mit dem DCMUSHxxx/DCMSH101x. Dann stecken sie den USB-Stecker des Schnittstellenkabels in den USB-Anschluss Ihres PCs. Zum kommunizieren mit dem Datenlogger, starten Sie die Wachendorff Software und wählen Sie die Einstellung Kommunikationen aus. Dazu klicken Sie auf "Kommunikation" in der Menüleiste und dann auf „automatische Konfig. Schnittstelle“ um eine automatische Einstellung für die Kommunikation durchzuführen. Für die manuelle Auswahl müssen Sie unter "Kommunikation" unter „Schnittstelle wählen“ die Schnittstelle auswählen und unter „Baudrate wählen“ die Übertragungsgeschwindigkeit für den angeschlossenen Datenlogger auswählen. Sobald die richtige Schnittstelle und die Baudrate (115.200 Baud) eingestellt sind, klicken Sie auf "Gerät" und dann auf "Gerät identifizieren und Status lesen". Wenn ein Fenster "Geräte Status" erscheint, ist die Kommunikation zwischen Datenlogger und PC hergestellt. Nachdem die Kommunikation hergestellt ist, können Sie das Gerät über Menü „Gerät“ und dann „Gerät starten“ starten. Danach erscheint folgendes Hinweisfenster:

Bestätigen Sie mit „Ja“ um den Datenlogger zu starten und alle gespeicherten Daten auf dem Datenlogger zu löschen. Bestätigen Sie mit „Nein“ wenn der Datenlogger nicht gestartet werden soll und die gespeicherten Daten erst gesichert werden sollen. Nachdem Sie auf „Ja“ geklickt haben öffnet sich folgendes Fenster:

Ändern Sie das „Messintervall“ auf „1 Sekunde“ durch klicken auf „1 Sekunde“ im Auswahlfenster.

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Wenn das Gerät gestartet ist, erscheint folgendes Hinweisfenster.

Bestätigen Sie das Fenster mit „OK“. Schütteln Sie den Datenlogger in alle Richtungen. Stoppen Sie die Aufzeichnung des Datenloggers nach 20 bis 30 Sekunden durch Auswahl von „Gerät“ und dann „Gerät anhalten“. Folgendes Fenster erscheint:

Bestätigen Sie das Fenster mit „OK“. Zum herunterladen der Daten vom Datenlogger klicken sie auf „Gerät“ und dann auf „Gerätedaten auslesen“. Nach ein paar Sekunden sind die Daten vom Datenlogger in die Software übertragen. Das nachfolgende Bild zeigt einen Beispieldatensatz.

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Nach dem Download der Daten können Sie sich die Daten in vier unterschiedlichen Darstellungsformen anzeigen lassen.

Zusammenfassung Graph Gesamtgraph Graph Daten

Standardmäßig erscheint der Reiter „Graph“ als Darstellungsform der einen Datensatz darstellt. Im Graphen Reiter kann der Bediener eine Vielzahl von Aufgaben, einschließlich der Betrachtung der Daten durchführen, die Daten kommentieren, das Ändern von Graph-Einheiten, und die Skalierung des Graphen ändern. In dem Reiter „Graph Gesamtgraph“ kann der Bediener sich mehrere Datensätze oder Geräte anzeigen lassen. Im folgenden Bild sind drei Datensätze im Fenster „Graph Gesamtgraph“ dargestellt.

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Im Reiter „Zusammenfassung“ kann der Benutzer die Daten analysieren und Informationen wie minimale Werte, maximale Werte, Durchschnitt, Standardabweichung, mittlere kinetische Temperatur, Anzahl der Messwerte, Start-/Stopzeit , Dauer der Aufzeichnung und Informationen für jeden Kanal (Stoß, Temperatur,Feuchtigkeit, Druck) erhalten. Im angezeigten Fenster kann der Benutzer nach unten scrollen, um die statistischen Daten für alle Kanäle anzusehen (siehe Screenshot, unten).

Im Reiter „Daten“ kann der Benutzer die Daten hintereinander und in Tabellenform sehen. Das ist nützlich, um mehrere Datenwerte schnell zu überprüfen (siehe Screenshot, unten). Für die zusätzliche Interpretation kann der Benutzer auch Änderungen an den Graph-Einheiten, der Graph-Skala vornehmen, und die Daten mit einem Klick in der Menüleiste auf die Schaltfläche in Excel® exportieren.

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Um zu verdeutlichen, wie man die Daten interpretiert, wird das folgende Beispiel verwendet. Ein DCMSH1012 Datenlogger liegt seit vier Minuten und 45 Sekunden auf einem Tisch. Dann wird der DCMSH1012 vom Tisch gestoßen. Fünf Minuten und 15 Sekunden später (Dauer=10 Minuten), wird der Datenlogger mit einem Computer verbunden und die Daten werden heruntergeladen. Nach dem Herunterladen, bemerkt der Benutzer, dass zwischen 4 Minuten und 45 Sekunden und 5 Minuten (Messintervall = 15 Sekunden) eine große Stoßspitze auf einer der Stoß-Achsen gewirkt hat. Diese grafische Information zeigt, das ein Ereignis stattgefunden hat (siehe Screenshot, unten).

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Montage der Schockdatenlogger am Transportgut Die Datenlogger DCMUSH000, DCMUSH050, DCMUSH100, DCMUSH250, DCMSH1010, DCMSH1011 und der DCMSH1012 haben vier Bohrungen für Befestigungsschrauben an jeder Ecke des Geräts, die Datenlogger DCMUSHEB0, DCMUSHEB1, DCMUSHEB2, DCMUSHEB3, DCMSH101E, DCMSH101F, DCMSH101G und der DCMSH101H haben sechs Bohrungen für Befestigungsschrauben, eine an jeder Ecke und zwei entlang den Seiten. Die genaue Lage und den Lochabstand können Sie dem Bild unten entnehmen.

Bild 1: DCMUSHxxx

Bild 2: DCMSH101x

Bemerkung Es ist zu beachten, dass die g-Werte, die an einem Behälter durch den Datenlogger erfasst werden, andere sind, als die g-Werte die durch Anbringung des Datenloggers direkt am Transportgut gemessen werden. Um das Transportgut innerhalb eines Transportbehälters zu überwachen, muss der Datenlogger immer am Transportgut selbst angebracht werden. Ausrichten der Achsen

Wenn der Schockdatenlogger mit dem Etikett nach oben flach aufliegt, erfasst die x-Achse Stöße von links und rechts. In Ruhe werden ~0 g erfasst. Die y-Achse erfasst Stöße von oben, unten und

in Ruhe ~0 g. Die z-Achse steht senkrecht auf den anderen beiden Achsen und zeigt im Ruhezustand einen Wert von ~1 g.

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Weitere Informationen Weitere Informationen und Hilfestellungen finden Sie auf der Homepage von Wachendorff Prozesstechnik GmbH & Co. KG (www.wachendorff.de/wp) Unsere Anwendungsberatung und Support erreichen Sie unter: Tel.: +49 (0) 6722 / 9965 – 544 Email: rss@wachendorff.de