Drehzahlmessgerät

In der Fahrschule wird jedem Fahrschüler erklärt, dass der Motor des Autos möglichst in einem bestimmten Drehzahlbereich laufen soll. Damit der Fahrer erkennen kann, ob er diesen Bereich einhält, gibt es neben der Geschwindigkeitsanzeige auch eine Anzeige für die Drehzahl auf dem Armaturenbrett. Diese Drehzahlanzeige gibt stetig den aktuellen Messwert vom Drehzahlmessgerät des Fahrzeugs wieder. Für Reparatur- und Wartungszwecke am Fahrzeug wird unabhängig vom fest eingebauten ein mobiler fahrzeugunabhängiger Drehzahlmesser verwendet. Ein einfaches mobiles Drehzahlmessgerät für Verbrennungsmotoren kann beispielsweise die Drehzahl von gebräuchlichen Verbrennungsmotoren an der Zündleitung messen. Dazu wird die Messklemme auf die Zündleitung gesetzt und erfasst die Zündimpulse. Daraus ermittelt das Gerät dann die Motordrehzahl in Umdrehungen pro Minute.

Nicht nur an Fahrzeugen, auch an viele Maschinen und technischen Anlagen werden Drehzahlmesser eingesetzt, um Hinweise auf Störungen zu erhalten oder um Geschwindigkeiten zu optimieren und die Effizienz zu steigern. Für die Drehzahlmessung an Motoren, Getrieben, Wellen, Walzen, Zentrifugen, Ventilatoren, Pumpen und Turbinen gibt es eine Vielzahl an Geräten mit unterschiedlicher Ausstattung. Im folgenden Text gehen wir kurz auf die Auswahlkriterien und die häufigsten Messprinzipien und Ausstattungen bei einem mobilen Drehzahlmessgerät ein.

Die Messgrößen gehören zu den wichtigsten Kriterien bei der Suche nach einem mobilen Drehzahlmessgerät. Wenn nur die Drehzahl gemessen werden soll, sind alle Messprinzipien einsetzbar. Wenn aber auch Oberflächengeschwindigkeiten oder Streckenlängen an Walzen oder Förderbändern direkt mit dem Drehzahlmesser erfasst werden sollen, eignen sich vorrangig Drehzahlmesser mit mechanischem Kontakt. Bei ihnen kann über Messräder mit definiertem Umfang die Anzahl der Drehungen des Messrads als Geschwindigkeit z.B. in Meter pro Minute und als Länge in Meter ausgegeben werden.
Der Messbereich, der für die zu prüfenden Maschinen und Anlagen erforderlich ist, muss beachtet werden. Während ein mechanisches Drehzahlmessgerät meist nur Drehbewegungen bis etwa 20.000 Umdrehungen pro Minute erfassen kann, haben optische Geräte oft einen Messbereich bis 100.000 Umdrehungen pro Minute.

Die Zugänglichkeit der Bauteile und der mögliche Messabstand müssen bei der Geräteauswahl berücksichtigt werden. Ein mechanisches Drehzahlmessgerät mit Kontaktsensor muss direkt auf die Messstelle aufgesetzt werden. Bei Geräten die über die optische Reflexion messen, sind Entfernungen von 50 mm bis 500 mm oder sogar bis 1.500 mm möglich.

Kombigeräte ermöglichen die Anwendung von zwei Messprinzipien und damit ein breiteres Anwendungsspektrum. Es gibt eine Auswahl an Geräten mit Kontaktfühlern und Reflexionsmessung und einige Geräte die sowohl die Kontaktmessungen als auch stroboskopische Messungen erlauben.

Speicher und Datenübertragungsfunktion sind bei einem Drehzahlmessgerät wichtig, wenn Extremwerte erkannt oder die Messdaten später ausgewertet werden sollen. Viele Drehzahlmesser speichern die Minimal- und Maximaldrehzahl einer Messreihe. Einige haben Speicherplätze für die Extremwerte mehrerer Messreihen und bei bestimmten Gerätetypen werden auch Durchschnittswerte berechnet. Verfügt das Drehzahlmessgerät über eine RS232-Schnittstelle, können die Messdaten direkt an einen Computer übertragen und dort gespeichert und weiter bearbeitet werden.

Zusätzliche Messparameter wie z. B. die Oberflächentemperatur oder Vibrationswerte erleichtern bei der Fehlersuche das Auffinden von Problemstellen. Bei Wartungs- und Instandhaltungsrundgängen bietet es sich vor allem in schwer zugänglichen Bereichen an, ein Drehzahlmessgerät zu nutzen, das nicht nur rotationsabhängige Werte messen kann. Stroboskope sind generell nicht nur zur Messung von Drehzahlen, sondern zur visuellen Untersuchung bewegter Bauteile und Materialien geeignet.

Bei einem Drehzahlmessgerät, das die Drehbewegung durch mechanischen Kontakt aufnimmt, wird auch der Sensor in gedreht. Für die Messung wird zunächst die passende Messspitze oder ein Messrad auf den Drehsensor gesteckt. Dann wird der Sensor am rotierenden Bauteil aufgesetzt und von diesem in Drehbewegungen versetzt. Bei Wellen, Scheiben oder Rädern muss der Sensor zur Drehzahlmessung direkt an dem Punkt platziert werden, um den sie sich drehen. Zur Messung der Oberflächen- bzw. Streckengeschwindigkeit von Riemenantrieben und Förderbändern wird der Sensor mit Messrad in Laufrichtung des angetriebenen Bandes aufgesetzt. Voraussetzung für eine Kontaktmessung ist aber immer die Zugänglichkeit der zu messenden Teile.

Ein Drehzahlmessgerät das Strahlung aussendet und die vom untersuchten Objekt reflektierte Strahlung auswertet, benötigt nur Sichtkontakt zur Messstelle. Um eine Messung durchführen zu können, muss eine Teilfläche des rotierenden Bauteils gut reflektieren. Häufig wird spezielles Reflexband oder eine spezielle Farbe möglichst nah am Außendurchmesser des Objekts aufgebracht. Die nicht reflektierende Fläche des Bauteils muss deutlich größer als die reflektierende sein. Während des Messvorgangs wird diese Markierung anvisiert und das Drehzahlmessgerät erfasst über einen lichtempfindlichen Sensor, in welchen zeitlichen Abständen das ausgestrahlte Licht zurückreflektiert wird. Viele Geräte erlauben die optische Kontrolle der anvisierten Stelle mit einem sichtbaren Laserzielpunkt.

Ein Stroboskop sendet in rascher Abfolge kurze Lichtblitze aus. Der einzelne Lichtblitz beleuchtet die angestrahlten Objekte nur für sehr kurze Zeit. Folgen viele kurze Lichtblitze sehr schnell hintereinander, dann wirkt das für den Betrachter wie eine stetige Beleuchtung. Werden bewegliche Objekte mit diesen getakteten Lichtblitzen betrachtet, fallen auch Unregelmäßigkeiten auf, die bei wirklich durchgängiger Beleuchtung nicht erkennbar sind. Der Anwender eines Stroboskops muss also auch seine Sehfähigkeit einsetzen und das was er visuell erfasst richtig deuten. Solch ein Stroboskop kann auch als Drehzahlmessgerät genutzt werden, indem die Frequenz der Lichtblitze an die Drehzahl des rotierenden Bauteils angepasst wird. Ähnlich wie beim Drehzahlmessgerät mit optischer Reflexion wird zum Betrachten eine optische Markierung benötigt. Wo keine solche Marke z.B. in Form einer einmaligen Kerbe, Nut oder Bohrung vorhanden ist, kann mit Kreide oder Stift eine Kennzeichnung angebracht werden. Diese Markierung kann auch bei späteren Messungen wieder verwendet werden. Wenn die Frequenz der Lichtblitze mit der Drehzahl übereinstimmt, erscheint in rascher Abfolge immer das gleiche Bild mit der Markierung und es wirkt, als würde das rotierende Objekt stillstehen. Verfügt das Drehzahlmessgerät über einstellbare Multiplikatoren und Phasenverschiebungen, lässt sich einfach überprüfen, ob die eingestellte Drehzahl korrekt ist.

Moderne Stroboskope gibt es sowohl mit Xenon-Leuchten als auch mit LEDs. Geräte mit LEDs sind wartungsarm und bieten oft zusätzliche Einstellmöglichkeiten. Häufig lässt sich die Lichtstärke per Drehregler von 100 Prozent bis auf 30 Prozent absenken, damit man sich an die örtliche Beleuchtungssituation anpassen kann. Einige Geräte erlauben sogar die separate Einstellung der Blitzdauer im Bereich von einer Mikrosekunde bis zu 1.000 Mikrosekunden.

Um eine hohe Messgenauigkeit zu gewährleisten, sind beinahe alle Drehzahlmesser kalibrierbar. Wenn ein ISO-Kalibrierzertifikat benötigt wird, wird das Drehzahlmessgerät im Kalibrierlabor unter festgelegten Bedingungen getestet und über die Ergebnisse wird ein aktuelles Zertifikat erstellt. Dies gilt sowohl für Neugeräte als auch für Rekalibrierungen, die jährlich oder nach den Vorgaben des betrieblichen ISO-Handbuches des Anwenders durchzuführen sind. Falls bei einer Rekalibrierung festgestellt wird, dass das Drehzahlmessgerät die produktspezifischen Fehlergrenzen nicht einhält, kann geprüft werden, ob eine Justage oder Reparatur möglich und sinnvoll ist.