UMMS

Universal-Magnet-Mess-System UMMS

Die gesamte Magnet-Messtechnik in einem Gerät

Das UMMS ist das Spitzengerät aus dem Hause Eckel

UMMS mit Heat Control Unit und Selten Erden
Messjoch für DC Messungen

Basierend auf der langjährigen Erfahrung in der Sparte der digitalen Magnetmessgeräte wurde das UMMS entwickelt, um dem Anwender die höchstmögliche Leistungsfähigkeit auf allen Gebieten der Magnetmesstechnik zu bieten.

Das UMMS umfasst nicht nur die bekannten und bewährten Messungen des Robograph, sondern erweitert die Möglichkeiten in alle Richtungen. Es können sowohl extrem hartmagnetische Stoffe wie Selten Erden als auch weichmagnetische Materialien wie Transformatorbleche gemessen werden. Ebenfalls können die Frequenz von Gleichstrom bis in den kHz-Bereich und die Signalform beliebig variiert werden.

Die digitale Signalverarbeitung des UMMS bietet bisher unbekannte Möglichkeiten. Geeignete Algorithmen erlauben Temperatur-, Sättigungs- und Wirbelstromkompensation. Der manuelle Abgleich der Messvorrichtungen (z.B. J-Kompensation) entfällt. Alle Gegeninduktivitäten für Messvorrichtungen nach IEC-404 sind unnötig

UMMS mit bewickeltem Ring für DC und
AC Messungen bis zu 10 kHz

Die meisten Messungen werden in Form einer Hysteresemessung durchgeführt. Ebenso kann jede beliebige andere Messung, bei der Magnetfelder erzeugt und/oder gemessen werden, mit dem UMMS durchgeführt werden. Dazu gehört, dass jede vorhandene Messeinrichtung an das UMMS angeschlossen werden kann. Einzige Begrenzung ist hier die Leistungsfähigkeit der Endstufe.

Um diesem universellen Anspruch gerecht zu werden, besteht das UMMS aus unspezifischen Modulen, die erst durch ihre Kombination und insbesondere den Einsatz der speziellen Mess- und Auswertungssoftware die gewünschte Messaufgabe perfekt lösen.

Sämtliche Komponenten wurden für diese Aufgabe eigenhändig entwickelt. Die Verwendung modernster Bauteile sowie raffinierter Schaltungstechnik bietet Qualität und Möglichkeiten, welche mit fremd produzierten Schaltungen nicht erreicht werden können. Dadurch sind die Messungen sekundenschnell, höchst komfortabel und extrem genau. Das UMMS unterscheidet sich in Konzept, Aufbau und Ergebnissen erheblich von allen anderen Magnetmessgeräten. Der Messwertaufnehmer und die Software sind so leistungsfähig, dass sie jede Anforderung aller bekannten Messmethoden übertreffen. Die Auswertung der Messung findet auf dem PC statt.

Das UMMS besteht im Wesentlichen aus 2 Geräten sowie der Messvorrichtung und dem PC:

Die UMMS Data Unit ist der Messwertaufnehmer, die digitale und analoge Steuerung der Endstufe und die Verbindung zum PC. Die UMMS Data Unit besteht aus Netzteil, Motherboard mit 10 Steckplätzen und einem 240 x 128 Dot Graphik-Display. Auf dem Motherboard befindet sich ein 80 MHz Signalprozessor mit eigenem Betriebssystem und 1 MB RAM. Er erhält die Befehle vom PC, steuert und überwacht die Funktionen von allen vorhandenen Steckkarten, treibt das Display, bereitet die Messdaten auf und schickt sie zum PC, wo sie ausgewertet werden.
Auf dem Motherboard sind ebenso die serielle Schnittstelle zur Endstufe, eine hochgenaue Referenzquelle und ein Testgenerator integriert. Die UMMS Data Unit konfiguriert sich automatisch selbst auf die eingesteckten Karten. Die Data Unit kann auch ohne Endstufe für passive Messungen genutzt werden

Data Unit

Die Steckkarten werden passend zu den gewünschten Messungen ausgewählt.
Die Abtastkarte mit 1 MHz 16 Bit Analog/Digital-Wandler steht in 3 Versionen zur Verfügung:

– Als Universalkarte mit Eingangsbereichen für Vollaussteuerungen von +/- 5,3 mV bis +/- 360 V.

– Als Erregerstrom- oder -spannungsmesskarte mit Eingangsbereichen von +/- 5,3 mV bis +/- 2,75 V. Diese Karte wird direkt mit der Endstufe verbunden.

– Als Sensorkarte mit Eingangsbereichen von +/- 5,3 mV bis +/- 11V. Sie ist z.B. zum Anschluss von Hall- oder Temperatursensoren gedacht. Diese Karte hat zusätzlich eine digital steuerbare Quelle an Bord. Sie kann als Stromquelle zwischen 0 und 10 mA oder zwischen 0 und 100 mA oder als Spannungsquelle zwischen 0 und 10 V geregelt werden. Diese Quelle ist symmetrisch, d.h. es werden jeweils gleich hohe positive wie negative Spannungen erzeugt. Dadurch liegt der Sensorausgang um 0 V, wodurch maximale Aussteuerung und perfekte Gleichtaktunterdrückung gegeben sind.

Alle Abtastkarten haben Differenzeingänge und sind überspannungssicher. Die Abtastrate ist von 38 Hz bis 1 MHz frei wählbar. Durch wiederholte zeitversetzte Messungen können bei AC-Messungen reale Abtastraten bis zu 100 MHz erreicht werden. Es können bis zu 7 Abtastkarten gleichzeitig bearbeitet werden.
Mit Hilfe des Testgenerators werden alle Abtastkarten auf 2,5 ns synchronisiert und mit der Referenzquelle vollautomatisch geeicht sowie im Offset abgeglichen. Die Abtastkarte enthält 1 MB RAM zur Messwertspeicherung. Bis zu 524288 Messwerte können während einer Messung von jeder Karte aufgenommen werden.

Steckkarten in der Data Unit

Die D/A-Wandlerkarte enthält einen 1 MHz 16-Bit Digital/Analog-Wandler und 1MB RAM zur Signalspeicherung. Sie wird synchron zu den Abtastkarten angesprochen und erzeugt das Ansteuersignal für die Endstufe. Das Ansteuersignal kann beliebig erstellt werden. Die Frequenzbegrenzung des Ausgangs lässt sich von 3 Hz bis 44 kHz variieren.

Zur Datenübertragung stehen verschieden Karten zur Verfügung:

• RS 232-Karte mit serieller Schnittstelle mit 19200 bis zu 921600 Bit/s. Bei Nutzung von Baudraten über 115200 Bit/s muss normalerweise eine spezielle Schnittstellenkarte in den PC gesteckt werden
• USB-Karte mit serieller Übertragung mit 12 MBit/s zum Anschluss an den Standard USB Eingang des PC
• Parallel-Karte, einsetzbar als Parallelschnittstelle, IEC-Bus oder 16 Bit I/O-Karte zur Steuerung externer Vorgänge
  Bis zu 3 dieser Karten können eingesetzt werden

Es gibt eine Eingangskarte für einen digitalen Temperaturfühler, ein Messvorrichtungserkennungs-EEPROM und eine digitale Schieblehre

Die UMMS Power Unit ist die Endstufe, die das Erregersignal zur Magnetfelderzeugung liefert. Sie hat eine Ausgangsleistung von 2000 VA. Sie ist automatisch umschaltbar zwischen 100V/20A und 200V/10A. Gleichzeitig kann zwischen Betrieb als Strom- oder Spannungsquelle gewählt werden. DC-Messungen werden bevorzugt mit der Stromquelle durchgeführt.
Bei AC-Messungen ist die Stromquelle nicht einsetzbar, weil für unbekannte Messvorrichtungen eine AC-Stabilität nicht garantiert werden kann.
Mit Hilfe von adaptiven Regelalgorithmen besteht jedoch die Möglichkeit, sowohl den Primärstrom sowie die Sekundärspannung des Messobjektes an die gewünschte Signalform anzupassen und somit z.B. mit sinusförmigem Feld H oder sinusförmiger Induktion B zu messen.

Power Unit

Die Leistungsbandbreite beträgt 10 kHz. Die UMMS Power Unit enthält einen Microcontroller und ein Graphik-Display. Sie ist kurzschlussfest, zwangsbelüftet, thermisch geregelt und im Notfall selbstabschaltend. Ein Offsetabgleich wird automatisch durchgeführt. Die UMMS Power Unit hat eine EEPROM-Schnittstelle zum Parametereinlesen, welche die Messvorrichtung automatisch erkennt. Dieses EEPROM kann auch für alte Messvorrichtungen nachgerüstet werden. Durch Erkennung der Messvorrichtung wird automatisch die richtige Software geladen.

Display der Power Unit

Für den speziellen Fall, dass von einem Selten Erd Magneten die Hysterese gemessen werden soll, werden beheizbare Messeinsätze benötigt. Zur Versorgung und Regelung dieser Heizung wird die UMMS Heat Control Unit verwendet. Sie besteht aus 2 getrennt regelbaren DC Spannungsquellen mit jeweils 700 VA.

UMMS Heat Control Unit

Die UMMS Heat Control Unit steuert über jeweils einen Oberflächentemperaturfühler die Heizung der Messeinsätze. Durch den Einsatz von DC-Quellen kann die Heizung während der Messung in Betrieb bleiben. Dies garantiert eine konstante Temperatur während der gesamten Messdauer.

Display der Heat Control Unit

Die UMMS Heat Control Unit wird über eine serielle Schnittstelle mit der Data-Unit verbunden. Die Zieltemperatur ist durch Software einstellbar, wodurch die vollautomatische Aufnahme von Messreihen über die Temperatur möglich ist.

UMMS Switch Unit

Um einen Messplatz mit mehreren Messvorrichtungen auszurüsten, bietet sich die UMMS Switch Unit an. Ohne Neuverkabelung und Umstecken lassen sich so bis zu vier Messvorrichtungen im Wechsel betreiben.

Display der UMMS Switch Unit

Das Umschalten geschieht per Hand oder automatisch vom PC gesteuert bei Auswahl der entsprechenden Messung. Sämtliche Relais-Stellungen lassen sich einzeln am PC programmieren, so dass es z.B. möglich ist, einen Temperatursensor für mehrere Messaufnehmer zu verwenden. Weiterhin ist es möglich, die einzelnen Schaltpositionen mit Namen und einem Icon zu versehen.

UMMS Switch Unit Rückseite

Die Messvorrichtung ist fast vollkommen freigestellt. Einzig die gewünscht Feldstärke muss bei der gegebenen Frequenz mit den Leistungsdaten der Power Unit erreichbar sein. Üblich sind Elektromagnet-Messjoche (mittels Heat Control Unit bis auf 170 °C beheizbar) zur DC-Messung hartmagnetischer Stoffe oder Einzelblatttester,Epsteinrahmen oder Permeameter zur AC-Messung weichmagnetischer Stoffe. Diese Vorrichtungen werden z.B. in den Normen der IEC-404 beschrieben.

Selten Erden Messjoch für eine maximale
Feldstärke von über 2000 kA/m

Messeinsätze mit Heizung
und Spule

7-lagige J-kompensierte Messspule

Einzelblattester nach IEC 404-3

Epsteinrahmen nach IEC 404-2

Montageplatte für bewickelte Eisenringe

Mini-Einzelblatttester für kleine Stanzteile

Der PC mit Windows Betriebssystem wird normalerweise vom Kunden gestellt. Für schnelle Auswertungen sollte ein moderner Standardtyp mit hoher Leistung gewählt werden. Ein CD-Laufwerk wird benötigt. Die UMMS Software läuft ab Windows 95 bis Vista (32 Bit). Empfohlen wird eine Windows-Version ab 98 bzw. 2000, damit die Data-Unit per USB angesteuert werden kann. Der Monitor sollte eine Auflösung von mindestens 1024 x 768 Punkten darstellen können, wobei sich die Bedieneroberfläche beliebig skalieren lässt. Es empfiehlt sich ein LCD Monitor, da dieser von Magnetfeldern nicht beeinflusst wird. Optional wird ein Drucker benötigt.

Bedieneroberfläche mit Selten
Erd Messung bei 100°C

Die Software umfasst neben der Basissoftware die Module zu den bestellten Messungen. Folgende Messungen sind möglich:

• Hysteresemessungen (B + J) von Hartferrit bis Weicheisen von DC bis zu höheren Frequenzen mit Berechnung von B_r, _BH_C, _JH_C, µ_r, spezifischen und absoluten Verlusten (Hysterese und Wirbelstrom), Schein- und Blindleistung, z. B. alle Messungen nach IEC 404

DC Messung von Weicheisenringen

50 Hz Blechmessung mit dem Epsteinrahmen

Stoffmessung von Ferritmagneten

• Entmagnetisierungskurven von Selten Erden
• Hysteresemessung von Selten Erden in Verbindung mit der Heat Control Unit
• Temperaturkoeffizienten von Hartmagneten in Verbindung mit der Heat Control Unit
• Flusshysteresemessungen von Ferriten nach Bosch-Norm
• Kommutierungskurven (in einem Durchgang gemessen)
• Durchfahren von Teilhysteresen, Magnetkalibrierungen (gezielte Entmagnetisierung)
• Frequenzgänge, Spektralanalyse, Klirrfaktoren und Intermodulation auch in direkter Folge gemessen mit dreidimensionaler Darstellung, Brauchbarkeit von Übertragern.
• Messungen an laufenden Motoren und Zündspulen
• Zeitliche, thermische und räumliche Veränderungen

Jede weitere Messung, für die eine Messvorrichtung realisierbar ist, kann nach Kundenwunsch programmiert werden.

Die Erregung der Power Unit ist frei programmierbar, z.B. DC, Quasi DC, Sinus 0 bis 10 kHz, Rechteck, Trapez, Sägezahn und beliebige weitere. Die Signalform kann per Tastatur definiert werden (z.B. Pulsbreitenmodulation) oder graphisch konstruiert, aus Dateien (z.B. Excel) eingelesen oder direkt gemessen werden (z.B. Strom am laufenden Motor).

Bei Stromquellen-Erregung ist die Signalform durch die Induktivität der Messvorrichtung begrenzt.

Umfangreiche Einmessroutinen ermöglichen Selbsteichung, optimale Aussteuerung und höchstmögliche Geschwindigkeit.

Für DC-Messungen stehen auch rückgekoppelte Funktionen mit dB/dt, dΦ/dt oder dH/dt = konstant zur Verfügung. Für AC-Messungen können diese Funktionen simuliert werden.

Die Software bietet folgende Anzeigemöglichkeiten:

• Anzeige der B- und J-Hysterese
• Anzeige der Ursprungssignale wie Primärstrom, Primärspannung, Sekundärspannung
• Export der Messwerte als Excel-Datei
• Auswahl der darzustellenden Messwerte
• Toleranz-Überprüfung für beliebige Messwerte
• Export des Ausdruckes als Windows Metafile
• Komplette Eigendefinition des Ausdruck Layouts
• Selbstüberwachungsfunktionen
• Sehr umfangreiche Konfigurationsmöglichkeiten
• Online-Hilfe

Die Installation des UMMS erfolgt inklusive einer Einweisung vor Ort. In dem Preis enthalten sind 2 Jahre Garantie auf die Geräte sowie 10 Jahre Servicegarantie.