Einleitung
In den technischen Daten eines digitalen Drehzahlmessers finden sich häufig Angaben wie „Messbereich“, „RPM Range“ oder beispielsweise „10–99.999 RPM“. Dieser Wert beschreibt den Drehzahlbereich, innerhalb dessen das Gerät für eine ordnungsgemäße Messung ausgelegt ist, und gehört zu den wichtigsten Kriterien bei der Beurteilung der Eignung für eine bestimmte Maschine.
Ein möglichst großer Messbereich ist nicht grundsätzlich besser. Entscheidend ist, dass die tatsächliche Betriebsdrehzahl der zu prüfenden Anlage innerhalb des spezifizierten Bereichs liegt und zugleich Genauigkeit, Auflösung, Messverfahren und Einsatzbedingungen berücksichtigt werden.
Das Wichtigste im Überblick
● Der Messbereich eines Drehzahlmessers bezeichnet üblicherweise den Bereich zwischen der kleinsten und der größten erfassbaren Drehzahl.
● Die Drehzahl wird in der Regel in RPM beziehungsweise U/min angegeben.
● Kontaktierende und berührungslose Drehzahlmesser können aufgrund ihrer unterschiedlichen Messprinzipien verschiedene Messbereiche aufweisen.
● Messbereich, Genauigkeit und Auflösung sind voneinander unabhängige technische Kenngrößen.
● Der gewählte Messbereich sollte minimale, normale und maximale Betriebsdrehzahl der Maschine abdecken.
● Eine Drehzahl innerhalb des angegebenen Messbereichs garantiert nicht unter allen Einsatzbedingungen automatisch einen stabilen Messwert.
Was ist der Messbereich eines Drehzahlmessers?
Der Messbereich bezeichnet das Intervall zwischen der niedrigsten und der höchsten Drehzahl, die ein Drehzahlmesser unter den spezifizierten Bedingungen messen kann.
Beispiel:
● Messbereich: 10–99.999 RPM
Dies bedeutet, dass das Gerät bei der vorgesehenen Messmethode und unter den definierten Betriebsbedingungen Drehzahlen von 10 bis 99.999 Umdrehungen pro Minute erfassen kann.
Dabei gilt:
● 10 RPM ist die untere Messgrenze;
● 99.999 RPM ist die obere Messgrenze;
● RPM steht für „Revolutions Per Minute“, also Umdrehungen pro Minute.
Liegt die Drehzahl unterhalb der unteren Messgrenze, kann das Gerät das periodische Signal möglicherweise nicht mehr zuverlässig erkennen. Oberhalb der oberen Messgrenze kann die Signalverarbeitung überfordert sein, wodurch keine Anzeige, instabile Werte oder Messergebnisse außerhalb der spezifizierten Geräteleistung entstehen können.
Wie ist ein RPM-Messbereich zu verstehen?
RPM ist eine international gebräuchliche Einheit für die Drehzahl und gibt an, wie viele vollständige Umdrehungen ein Objekt innerhalb einer Minute ausführt.
Beispiele:
● 60 RPM entsprechen 60 Umdrehungen pro Minute;
● 1.500 RPM entsprechen 1.500 Umdrehungen pro Minute;
● 10.000 RPM entsprechen 10.000 Umdrehungen pro Minute.
Ein Messbereich von „100–30.000 RPM“ bedeutet daher, dass das Gerät für Drehzahlen zwischen 100 und 30.000 Umdrehungen pro Minute ausgelegt ist.
Der Messbereich beschreibt jedoch lediglich, welche Drehzahlen grundsätzlich erfasst werden können. Auflösung, Ansprechzeit und Messverhalten müssen nicht über den gesamten Bereich identisch sein und sind anhand der jeweiligen technischen Daten gesondert zu beurteilen.
Warum gibt es eine untere Messgrenze?
Häufig wird vor allem auf die maximal messbare Drehzahl geachtet. Bei langsam laufenden Maschinen ist jedoch die untere Messgrenze ebenso relevant.
Ein Drehzahlmesser berechnet die Drehzahl aus periodisch auftretenden Signalen. Bei niedriger Drehzahl verlängert sich der zeitliche Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Signalen. Das Gerät benötigt dadurch mehr Zeit, um ausreichende Messinformationen für die Berechnung zu erfassen.
Bei einem berührungslosen optischen oder Laser-Drehzahlmesser kann beispielsweise eine Reflexmarke pro Umdrehung ein gültiges Signal erzeugen. Je langsamer sich die Welle dreht, desto länger ist das Zeitintervall zwischen zwei Reflexionsimpulsen.
Mögliche Folgen bei sehr niedrigen Drehzahlen sind:
● Längere Zeit bis zur ersten stabilen Anzeige;
● Langsamere Aktualisierung des Messwerts;
● Stärkere Schwankungen der Anzeige;
● Keine gültige Messung unterhalb der spezifizierten Mindestdrehzahl.
Bei sehr langsam laufenden Anlagen sollte daher insbesondere auf die untere Messgrenze geachtet werden.
Warum gibt es eine obere Messgrenze?
Mit steigender Drehzahl nimmt die Anzahl der pro Zeiteinheit auftretenden Signale deutlich zu.
Bei einem berührungslosen Drehzahlmesser erzeugt beispielsweise eine Reflexmarke regelmäßig optische Impulse. Bei hohen Drehzahlen müssen Sensor und interne Elektronik diese Signale schnell genug erfassen und verarbeiten, um deren Frequenz korrekt zu bestimmen.
Wird die spezifizierte Höchstdrehzahl überschritten, können folgende Probleme auftreten:
● Instabile Messwerte;
● Falsche Anzeigen;
● Keine zuverlässige Signalerkennung;
● Messergebnisse außerhalb der spezifizierten Leistungsdaten.
Bei schnelllaufenden Motoren, Maschinenspindeln, Turbinen oder Zentrifugen ist die maximale RPM-Angabe daher besonders wichtig.
Wie unterscheiden sich die Messbereiche kontaktierender und berührungsloser Drehzahlmesser?
Kontaktierende und berührungslose Drehzahlmesser arbeiten nach unterschiedlichen Messprinzipien, weshalb sich auch ihre typischen Messbereiche unterscheiden können.
Berührungslose Drehzahlmesser erfassen in der Regel eine Reflexmarke optisch oder mittels Laser, ohne das rotierende Bauteil mechanisch zu berühren. Dadurch eignen sie sich häufig gut für höhere Drehzahlen.
Bei kontaktierenden Drehzahlmessern wird eine Messspitze direkt an die rotierende Welle oder ein Messrad an eine bewegte Oberfläche angelegt. Die maximal zulässige Drehzahl kann deshalb neben der internen Sensortechnik auch durch mechanische Komponenten und Zubehör begrenzt werden.
In der Praxis gilt häufig:
● Für schnell rotierende Komponenten wird häufig die berührungslose Messung bevorzugt;
● Für langsam laufende Wellen und zugängliche Bauteile kann ein Kontakt-Drehzahlmesser geeignet sein;
● Geräte mit Messrad können zusätzlich zur Drehzahl auch die Oberflächen- beziehungsweise Lineargeschwindigkeit von Förderbändern oder Riemen bestimmen.
Entscheidend ist stets der Messbereich des konkreten Gerätemodells.
Was ist der Unterschied zwischen Messbereich und Genauigkeit?
Messbereich und Genauigkeit beschreiben unterschiedliche Eigenschaften.
Der Messbereich beantwortet die Frage:
„Welche minimale und maximale Drehzahl kann das Gerät messen?“
Die Genauigkeit beantwortet dagegen:
„Wie groß darf die Abweichung zwischen angezeigtem und tatsächlichem Wert unter spezifizierten Bedingungen sein?“
Ein Gerät mit einem sehr großen Messbereich muss daher nicht genauer sein als ein Gerät mit kleinerem Messbereich.
Ein Drehzahlmesser mit einer oberen Grenze von 99.999 RPM ist somit nicht automatisch genauer als ein Modell mit maximal 30.000 RPM. Beide Kenngrößen müssen getrennt bewertet werden.
Was ist der Unterschied zwischen Messbereich und Auflösung?
Die Auflösung beschreibt die kleinste Änderung des Messwerts, die das Gerät anzeigen oder unterscheiden kann. Der Messbereich beschreibt dagegen das gesamte erfassbare Drehzahlintervall.
Beträgt die Auflösung in einem bestimmten Bereich beispielsweise 0,1 RPM, kann die Anzeige dort in Schritten von 0,1 RPM erfolgen.
Ein Messbereich von 10–99.999 RPM beschreibt dagegen die gesamte Spanne der erfassbaren Drehzahlen.
Zusammengefasst:
● Der Messbereich bestimmt, welche Drehzahlen erfasst werden können;
● Die Auflösung bestimmt, wie fein der Messwert dargestellt werden kann;
● Die Genauigkeit bestimmt, wie nahe der Messwert am tatsächlichen Wert liegt.
Alle drei Parameter sind bei der Geräteauswahl relevant.
Ist ein größerer Messbereich grundsätzlich besser?
Nein.
Ein großer Messbereich ermöglicht zwar den Einsatz an unterschiedlichen Maschinen und kann insbesondere bei universellen Wartungsaufgaben von Vorteil sein. Er ist jedoch kein unmittelbares Maß für die Qualität oder Genauigkeit eines Drehzahlmessers.
Läuft ein Motor beispielsweise normalerweise mit 1.450 RPM, wird die Messung dieser Drehzahl nicht automatisch genauer, nur weil das Gerät bis 100.000 RPM messen kann.
Wichtiger sind:
● Abdeckung des tatsächlich benötigten Drehzahlbereichs;
● Ausreichende Genauigkeit im relevanten Bereich;
● Geeignete Auflösung;
● Passendes kontaktierendes oder berührungsloses Messverfahren;
● Stabile Erfassung des Drehzahlsignals.
Ein an die Anwendung angepasster Messbereich ist daher sinnvoller als ein möglichst großer Maximalwert.
Wie wählt man den passenden Messbereich für eine Maschine?
Vor der Auswahl eines Drehzahlmessers sollten minimale, normale und maximale Betriebsdrehzahl der Maschine bekannt sein.
Ein Motor kann beispielsweise normalerweise mit etwa 1.500 RPM laufen, unter unterschiedlichen Last- oder Regelbedingungen jedoch zwischen 500 und 3.000 RPM betrieben werden. Der Messbereich sollte mindestens dieses reale Betriebsfenster vollständig abdecken.
Bei der Auswahl empfiehlt es sich:
● Nenndrehzahl auf Typenschild, in der Dokumentation oder im Steuersystem zu prüfen;
● Niedrigste Drehzahl im geregelten Betrieb zu ermitteln;
● Maximal zulässige Betriebsdrehzahl zu berücksichtigen;
● Eine angemessene Reserve einzuplanen;
● Bei schnelllaufenden Maschinen die obere Messgrenze besonders zu prüfen;
● Bei langsam laufenden Maschinen die untere Messgrenze besonders zu prüfen.
Soll ein Gerät für mehrere Maschinen verwendet werden, sollte der Messbereich die gesamte benötigte Drehzahlspanne abdecken.
Warum kann trotz passendem Messbereich kein Messwert angezeigt werden?
Auch wenn sich die Drehzahl innerhalb des spezifizierten Messbereichs befindet, können ungünstige Messbedingungen eine zuverlässige Anzeige verhindern.
Bei berührungslosen Drehzahlmessern können unter anderem folgende Faktoren relevant sein:
● Falsch positionierte Reflexmarke;
● Zu kleine oder verschmutzte Reflexfläche;
● Messabstand außerhalb des zulässigen Bereichs;
● Messstrahl trifft die Reflexmarke nicht stabil;
● Starke Umgebungsbeleuchtung;
● Mehrere stark reflektierende Bereiche auf dem rotierenden Bauteil.
Bei kontaktierenden Geräten sind unter anderem möglich:
● Instabiler Kontakt zwischen Messspitze und Welle;
● Zu geringer oder zu hoher Anpressdruck;
● Schlupf an Messspitze oder Messrad;
● Ungeeignete Wellenoberfläche;
● Falsche Ausrichtung zur Rotationsachse.
Der Messbereich ist daher nur eines von mehreren Kriterien für eine zuverlässige Drehzahlmessung.
Welche weiteren Eigenschaften sind neben dem Messbereich wichtig?
Neben dem RPM-Messbereich sollten insbesondere folgende Eigenschaften betrachtet werden:
● Genauigkeit: Gibt die zulässige Messabweichung unter spezifizierten Bedingungen an;
● Auflösung: Bestimmt die kleinste darstellbare Änderung des Messwerts;
● Messverfahren: Je nach Anwendung ist kontaktierende oder berührungslose Messung geeigneter;
● Messabstand: Bei berührungslosen Drehzahlmessern muss der zulässige Arbeitsabstand berücksichtigt werden;
● Lineargeschwindigkeitsmessung: Für m/min, ft/min oder ähnliche Einheiten muss eine entsprechende Funktion vorhanden sein;
● Data-Hold-Funktion: Erleichtert das Ablesen bei schlecht einsehbarem Display;
● Maximal-/Minimalwertspeicher: Hilfreich zur Beurteilung von Drehzahlschwankungen während des Betriebs;
● Einsatzbedingungen: Zugänglichkeit, Position rotierender Teile, Lichtverhältnisse und Arbeitssicherheit sind zu berücksichtigen.
Bei industrieller Wartung und Maschinenprüfung sollte daher stets die gesamte Anwendung betrachtet werden.
FAQ
In welcher Einheit wird der Messbereich eines Drehzahlmessers angegeben?
Am häufigsten in RPM beziehungsweise Umdrehungen pro Minute. Einige Kontakt-Drehzahlmesser können zusätzlich Lineargeschwindigkeiten in m/min, ft/min oder ähnlichen Einheiten messen.
Sind Mindest- und Höchstwert im angegebenen Messbereich enthalten?
Der veröffentlichte Messbereich beschreibt üblicherweise den spezifizierten Arbeitsbereich. Einzelheiten zu den Grenzwerten sollten den technischen Daten des Herstellers entnommen werden.
Bedeutet ein größerer Messbereich automatisch höhere Genauigkeit?
Nein. Messbereich und Genauigkeit sind voneinander unabhängige Spezifikationen.
Kann oberhalb der angegebenen Höchstdrehzahl gemessen werden?
Darauf sollte man sich nicht verlassen. Oberhalb des spezifizierten Bereichs kann die Signalerkennung unzuverlässig werden und die angegebenen Leistungsdaten gelten nicht mehr.
Was geschieht unterhalb der Mindestdrehzahl?
Die Anzeige kann sich langsamer aktualisieren, instabil werden oder vollständig ausbleiben. Für sehr niedrige Drehzahlen ist ein Gerät mit entsprechend niedriger unterer Messgrenze erforderlich.
Benötigt ein Motor mit 3.000 RPM einen Drehzahlmesser bis 100.000 RPM?
In der Regel nicht. Entscheidend ist, dass der reale Betriebsbereich abgedeckt wird und Genauigkeit, Auflösung sowie Messverfahren für die Anwendung geeignet sind.
Haben berührungslose Drehzahlmesser grundsätzlich einen größeren Messbereich?
Nicht zwingend. Sie eignen sich häufig gut für hohe Drehzahlen, die tatsächliche Leistungsfähigkeit hängt jedoch vom jeweiligen Sensor, der Elektronik und der Gerätekonstruktion ab.
Fazit
Der Messbereich eines Drehzahlmessers bezeichnet die niedrigste und höchste Drehzahl, die das Gerät bestimmungsgemäß erfassen kann. Die Angabe erfolgt üblicherweise in RPM beziehungsweise U/min und gehört zu den wichtigsten Kriterien bei der Geräteauswahl.
Der Messbereich allein beschreibt jedoch nicht die gesamte Messleistung. Ebenso wichtig sind Genauigkeit, Auflösung, Messverfahren, Einsatzbedingungen sowie die minimale und maximale Betriebsdrehzahl der zu prüfenden Maschine.
Ziel sollte daher nicht sein, grundsätzlich den größtmöglichen RPM-Bereich zu wählen, sondern einen Drehzahlmesser einzusetzen, dessen spezifizierter Messbereich die tatsächliche Anwendung zuverlässig abdeckt.
