Winkel-/Radius-Sensor

Ein Winkel-/Radius-Sensor ist eine kritische Komponente von Lastmomentanzeige-Systemen (LMI), die hauptsächlich in Mobil- und Turmdrehkranen eingesetzt werden. Er misst präzise den horizontalen Winkel des Kranauslegers relativ zum Kranfahrgestell sowie den Ausfahrradius des Auslegers oder Wipparms. Diese Daten sind für den LMI-Computer unerlässlich, um das Lastmoment (Lastgewicht multipliziert mit Radius) zu berechnen und sicherzustellen, dass der Kran innerhalb seiner sicheren Arbeitsgrenzen arbeitet und gefährliche Überlastbedingungen verhindert werden. Der Sensor ist für raue Außenumgebungen ausgelegt und verfügt über ein Edelstahlgehäuse (Qualität 316L gemäß ASTM A240) für Korrosionsbeständigkeit und eine Schutzart IP67 gemäß IEC 60529, was staubdicht und wasserdicht bedeutet. Er arbeitet in einem Temperaturbereich von -40°C bis 85°C und wird mit einer Gleichspannung von 9–36 V DC mit Verpolungsschutz versorgt. Das Ausgangssignal ist eine 4–20 mA Zweileiterschleife, die für die industrielle Prozesssteuerung Standard ist. Der Messbereich für den Winkel beträgt 0–360° kontinuierliche Drehung mit einer Genauigkeit von ±0,1°. Der Radiusmessbereich beträgt 0–100 m, abhängig von der Auslegerlänge, mit einer Genauigkeit von ±0,5 % vom Endwert. Das Gewicht des Sensors liegt je nach Konfiguration zwischen 1,5 und 2,5 kg. Diese Spezifikationen sind typische Referenzwerte; tatsächliche modellspezifische Werte müssen mit dem rechtlichen Hersteller oder Lieferanten verifiziert werden. Der Sensor ist eine Komponente, kein eigenständiges System, und muss in ein LMI-System integriert werden, um ordnungsgemäß zu funktionieren. Er ist selbst keine Sicherheitseinrichtung; das LMI-System interpretiert die Daten und gibt Warnungen oder Steuerungen aus. Regelmäßige Kalibrierung und Wartung sind erforderlich, um die Genauigkeit zu gewährleisten. Zu den Materialien des Sensors gehören Edelstahlgehäuse, Potentiometer- oder Encoderelemente, Leiterplatte mit Elektronik und Dichtungspolymere. Es ist wichtig, die Kompatibilität mit dem spezifischen Kranmodell und LMI-System vor der Installation zu bestätigen.

Der Sensor verwendet typischerweise eine Kombination von Technologien. Die Winkelmessung wird oft über ein Präzisions-Drehpotentiometer, einen Encoder oder eine Trägheitsmesseinheit (IMU) realisiert, die am Drehpunkt des Auslegers montiert ist. Die Radiusmessung wird üblicherweise über ein Seilzugpotentiometer, einen Laser-Entfernungsmesser oder einen Encoder abgeleitet, der in den Ausfahrmechanismus des Auslegers (z. B. Teleskopzylinder) integriert ist. Diese Sensoren geben analoge Spannungssignale oder digitale Daten proportional zum gemessenen Winkel und Radius aus, die in die Verarbeitungseinheit des LMI eingespeist werden. Das LMI berechnet dann das Lastmoment und vergleicht es mit sicheren Grenzwerten, wobei bei Bedarf Alarme oder Steuerungen ausgelöst werden. Das Ausgangssignal des Sensors ist eine 4–20 mA Stromschleife, die weniger anfällig für elektrisches Rauschen ist und eine Übertragung über lange Entfernungen ermöglicht. Der Sensor wird mit einer Gleichspannung von 9–36 V DC versorgt, und die Stromschleife liefert sowohl Strom als auch Signalübertragung. Die interne Elektronik des Sensors wandelt die rohen Winkel- und Radiusmessungen in das standardisierte Ausgangssignal um. Der Sensor ist für raue Bedingungen ausgelegt, mit einem versiegelten Gehäuse und korrosionsbeständigen Materialien. Das Funktionsprinzip basiert auf der physikalischen Messung mechanischer Positionen, nicht auf Wägezellen oder Kraftsensoren. Der Sensor misst die Last nicht direkt; er misst die geometrischen Parameter, die für die Lastmomentberechnung benötigt werden.