Einleitung
Bei der Auswahl eines digitalen, optischen oder kontaktierenden Drehzahlmessers gehört die Genauigkeit zu den wichtigsten technischen Kenngrößen. Sie bestimmt wesentlich, wie zuverlässig die Drehzahl von Motoren, Lüftern, Wellen, Riemenscheiben und anderen rotierenden Komponenten erfasst werden kann.
Die Genauigkeit ist jedoch nicht mit der Anzahl der angezeigten Stellen gleichzusetzen und lässt sich auch nicht allein anhand der Auflösung beurteilen. Für einen sachgerechten Vergleich verschiedener Drehzahlmesser ist es daher wichtig zu verstehen, wie Genauigkeit definiert und angegeben wird und welche Faktoren die reale Messung beeinflussen.
Die wichtigsten Punkte
● Die Genauigkeit eines Drehzahlmessers beschreibt die mögliche Abweichung zwischen Messwert und tatsächlicher Drehzahl.
● Sie kann als Prozentwert, als fester RPM-Wert oder als Kombination aus Prozent vom Messwert und Digit-Angabe spezifiziert werden.
● Genauigkeit und Auflösung sind unterschiedliche Kenngrößen; eine höhere Auflösung bedeutet nicht automatisch eine höhere Genauigkeit.
● Messverfahren, Reflexmarke, Messabstand, Stabilität des Messobjekts und Gerätezustand beeinflussen die praktische Messgenauigkeit.
● Der passende Drehzahlmesser sollte nach Drehzahlbereich und zulässiger Messabweichung ausgewählt werden, nicht ausschließlich nach dem höchsten Genauigkeitswert.
Was bedeutet die Genauigkeit eines Drehzahlmessers?
Die Genauigkeit beschreibt, wie nahe der vom Drehzahlmesser angezeigte Wert an der tatsächlichen Drehzahl des Messobjekts liegt.
Beträgt die tatsächliche Drehzahl beispielsweise 3000 RPM und das Gerät zeigt 2998 RPM an, liegt eine Abweichung von 2 RPM vor.
Grundsätzlich gilt: Je näher der Messwert am Referenzwert liegt, desto genauer ist die Messung.
In technischen Daten wird die Genauigkeit jedoch meist nicht als ein einziger fester RPM-Wert für den gesamten Messbereich angegeben. Stattdessen definieren Hersteller die zulässige Abweichung abhängig vom Messprinzip und vom jeweiligen Messbereich.
Beim Vergleich verschiedener Geräte sollte daher immer die vollständige Genauigkeitsangabe betrachtet werden.
Wie wird die Genauigkeit eines Drehzahlmessers angegeben?
Typische Angaben sind prozentuale Genauigkeit, feste RPM-Abweichungen oder Kombinationen aus Prozent vom Messwert und Digit.
● ± Prozent
Beispiel:
±0,05 %
Die zulässige Messabweichung ist in diesem Fall vom aktuellen Messwert abhängig.
Bei einer Drehzahl von 1000 RPM ergibt sich bei alleiniger Betrachtung des prozentualen Anteils:
1000 × 0,05 % = 0,5 RPM
Die entsprechende Abweichung beträgt somit etwa ±0,5 RPM.
● ± RPM
Einige Drehzahlmesser geben eine feste Abweichung an, beispielsweise:
±2 RPM
Unter den angegebenen Bedingungen kann der Messwert damit ungefähr ±2 RPM vom Referenzwert abweichen.
● ±(% vom Messwert + Digit)
Digitale Messgeräte verwenden häufig Angaben wie:
±(0,05 % vom Messwert + 1 Digit)
Der prozentuale Anteil bezieht sich auf den aktuellen Messwert, während „Digit“ die niedrigste angezeigte Stelle berücksichtigt. Für die Gesamtgenauigkeit müssen daher beide Bestandteile berücksichtigt werden.
Maßgeblich sind stets die konkreten Angaben und Bedingungen im technischen Datenblatt des Herstellers.
Warum kann die absolute Abweichung bei höherer Drehzahl größer werden?
Wird die Genauigkeit als Prozentwert vom Messwert angegeben, steigt die absolute Abweichung mit der Drehzahl.
Bei einer angenommenen Genauigkeit von ±0,05 % ergibt sich beispielsweise:
● bei 1000 RPM etwa ±0,5 RPM;
● bei 5000 RPM etwa ±2,5 RPM;
● bei 10000 RPM etwa ±5 RPM.
Derselbe Drehzahlmesser kann somit je nach Drehzahl unterschiedliche absolute Fehlergrenzen aufweisen.
Eine Angabe wie „±0,05 %“ sollte deshalb immer zusammen mit dem typischen Betriebsdrehzahlbereich bewertet werden.
Was ist der Unterschied zwischen Genauigkeit und Auflösung?
Genauigkeit und Auflösung beschreiben unterschiedliche Eigenschaften eines Messgeräts.
Genauigkeit beschreibt, wie nahe der Messwert am tatsächlichen Wert liegt.
Beträgt die reale Drehzahl 1000 RPM und das Gerät zeigt 1001 RPM an, betrifft die Differenz zwischen beiden Werten die Messgenauigkeit.
Auflösung beschreibt die kleinste Drehzahländerung, die das Gerät anzeigen oder unterscheiden kann.
Eine Auflösung von 0,1 RPM bedeutet beispielsweise, dass die Anzeige innerhalb des betreffenden Messbereichs in Schritten von 0,1 RPM erfolgen kann.
Daraus folgt:
● Genauigkeit beschreibt die Nähe zum tatsächlichen Wert.
● Auflösung beschreibt die kleinste darstellbare oder unterscheidbare Änderung.
● Eine hohe Auflösung bedeutet nicht automatisch eine hohe Genauigkeit.
Ein Gerät kann beispielsweise Werte bis 0,1 RPM anzeigen, obwohl die tatsächliche Messabweichung mehrere RPM beträgt. Zusätzliche Nachkommastellen verbessern in diesem Fall nicht automatisch die Messgenauigkeit.
Was ist der Unterschied zwischen Genauigkeit und Wiederholbarkeit?
Die Wiederholbarkeit beschreibt, wie ähnlich mehrere Messwerte unter gleichen Bedingungen bei derselben stabilen Drehzahl ausfallen.
Beispielsweise können mehrere Messungen ergeben:
● 3000 RPM;
● 3001 RPM;
● 3000 RPM;
● 3000 RPM.
Die Werte liegen eng beieinander, sodass eine gute Wiederholbarkeit vorliegt.
Eine gute Wiederholbarkeit bedeutet jedoch nicht automatisch eine hohe absolute Genauigkeit. Liegt die tatsächliche Referenzdrehzahl bei 3020 RPM und das Gerät zeigt wiederholt etwa 3000 RPM an, sind die Messungen zwar reproduzierbar, weisen jedoch eine systematische Abweichung auf.
Genauigkeit beschreibt somit die Nähe zum tatsächlichen Wert, während Wiederholbarkeit die Übereinstimmung mehrerer Messungen beschreibt.
Welche Faktoren beeinflussen die tatsächliche Messgenauigkeit?
Neben der Gerätespezifikation können auch Einsatzbedingungen und Messmethode das Ergebnis beeinflussen.
● Schwankende Drehzahl des Messobjekts
Ändert sich die Drehzahl eines Motors, Lüfters oder Antriebssystems tatsächlich, schwankt auch die Anzeige. Dies weist nicht zwangsläufig auf eine unzureichende Genauigkeit des Drehzahlmessers hin.
● Fehlerhaft angebrachte Reflexmarke
Optische und Laser-Drehzahlmesser benötigen in der Regel einen eindeutig erkennbaren Reflexionsbereich. Zu kleine, verschmutzte oder lose Reflexmarken sowie mehrere stark reflektierende Flächen können zu fehlerhaften Impulsen führen.
● Ungeeigneter Messabstand
Berührungslose Drehzahlmesser sollten innerhalb des vom Hersteller angegebenen Messabstands verwendet werden. Ein zu großer Abstand, eine fehlerhafte Ausrichtung oder ein schwaches Reflexionssignal kann die Messstabilität beeinträchtigen.
● Ungünstiger Messwinkel
Der Laser- oder optische Sensor sollte stabil auf die Reflexmarke ausgerichtet sein. Starke Handbewegungen oder eine instabile Zielausrichtung können zu schwankenden Messwerten führen.
● Einfluss des Umgebungslichts
Starkes Sonnenlicht, blinkende Lichtquellen oder komplexe optische Bedingungen können bei bestimmten photoelektrischen Messsystemen die Signalerkennung beeinflussen.
● Instabile Kontaktmessung
Bei kontaktierenden Drehzahlmessern können unzureichender Kontakt, Schlupf, zu hoher Anpressdruck oder eine ungünstige Positionierung zusätzliche Messabweichungen verursachen.
● Zustand des Geräts
Verschmutzte Sensoren, niedriger Batteriestand, verschlissene mechanische Aufsätze oder Veränderungen nach langjährigem Einsatz können die reale Messleistung ebenfalls beeinflussen.
Wirken bei kontaktierenden und berührungslosen Drehzahlmessern dieselben Einflussfaktoren?
Das Grundprinzip der Genauigkeit ist bei beiden Messverfahren gleich, die praktischen Fehlerquellen unterscheiden sich jedoch.
Berührungslose Drehzahlmesser bestimmen die Drehzahl typischerweise anhand optischer oder laserbasierter Reflexionsimpulse. Die Messung hängt daher stärker von Reflexmarke, Oberflächeneigenschaften, Messabstand und Umgebungslicht ab.
Kontaktierende Drehzahlmesser erfassen die Drehzahl über den direkten Kontakt mit dem rotierenden Bauteil. Hier sind insbesondere Anpressdruck, Kontaktstabilität, Abmessungen des Zubehörs und möglicher Schlupf relevant.
Zwei Geräte mit ähnlicher spezifizierter Genauigkeit können sich daher je nach Anwendung unterschiedlich verhalten. Neben der Genauigkeit sollte immer auch das geeignete Messverfahren berücksichtigt werden.
Wie lässt sich beurteilen, ob die Genauigkeit ausreichend ist?
Zunächst sollten der typische Drehzahlbereich der Anlage und die maximal zulässige Messabweichung festgelegt werden.
Bei der allgemeinen Wartung von Lüftern, Motoren und Industrieanlagen ist eine extrem hohe Genauigkeit häufig nicht erforderlich, wenn lediglich geprüft werden soll, ob das Gerät im vorgesehenen Drehzahlbereich arbeitet.
Für Laboranwendungen, Kalibrierungen, Leistungsanalysen oder den Vergleich kleiner Drehzahländerungen sind Genauigkeit, Auflösung und Wiederholbarkeit dagegen besonders wichtig.
Bei der Auswahl sollten unter anderem folgende Punkte berücksichtigt werden:
● Genauigkeit im relevanten Drehzahlbereich;
● Auflösung im jeweiligen Messbereich;
● minimaler und maximaler Messbereich;
● berührendes oder berührungsloses Messverfahren;
● Empfindlichkeit gegenüber Vibration, Umgebungslicht und Montagebedingungen;
● bei Bedarf Funktionen wie Hold, Maximum, Minimum oder Mittelwert.
Die Genauigkeit sollte zur Anwendung passen und nicht lediglich möglichst hoch spezifiziert sein.
Wie lässt sich die Genauigkeit einer Drehzahlmessung verbessern?
Eine korrekte Messmethode reduziert zusätzliche Fehler und verbessert die Stabilität der Messergebnisse.
● Zustand von Drehzahlmesser und Zubehör vor der Messung prüfen.
● Bei berührungsloser Messung Reflexmarke korrekt anbringen und mehrere starke Reflexionspunkte vermeiden.
● Den Messstrahl stabil auf die Reflexmarke ausrichten.
● Den vorgegebenen Messabstand einhalten.
● Die Drehzahl des Messobjekts vor der Erfassung stabilisieren lassen.
● Bei Kontaktmessung für sicheren Kontakt sorgen und Schlupf vermeiden.
● Wichtige Messwerte mehrfach erfassen und auf gute Übereinstimmung prüfen.
● Bei höheren Anforderungen an die Messsicherheit geeignete Prüf- oder Kalibrierintervalle festlegen.
Eine fachgerechte Anwendung kann zusätzliche Bedien- und Umgebungseinflüsse verringern, verändert jedoch nicht die spezifizierte Grundgenauigkeit des Geräts.
FAQ
● Ist ein genauerer Drehzahlmesser immer die bessere Wahl?
Eine höhere Genauigkeit reduziert die zulässige Messabweichung. Dennoch sollten auch Messbereich, Auflösung, Messverfahren und Einsatzbedingungen berücksichtigt werden. Für normale Wartungsarbeiten ist die höchste verfügbare Genauigkeit nicht immer erforderlich.
● Was bedeutet eine Genauigkeit von ±0,05 %?
Der zulässige Fehler ist teilweise vom aktuellen Messwert abhängig. Bei 10000 RPM entsprechen ±0,05 % etwa ±5 RPM. Enthält die Spezifikation zusätzliche Digit- oder andere Fehleranteile, müssen diese ebenfalls berücksichtigt werden.
● Bedeutet eine Anzeige von 0,1 RPM auch eine Genauigkeit von 0,1 RPM?
Nein. 0,1 RPM bezeichnet in der Regel die Auflösung, nicht die Messgenauigkeit.
● Warum verändert sich der Messwert bei wiederholter Messung desselben Systems?
Mögliche Ursachen sind tatsächliche Drehzahlschwankungen, Änderungen des Reflexionssignals, Handbewegungen, Messabstand, Kontaktstabilität oder das Abtastverfahren des Instruments. Kleine Schwankungen bedeuten nicht automatisch einen Gerätefehler.
● Benötigt ein Laser-Drehzahlmesser eine Reflexmarke für genaue Messungen?
Bei den meisten optischen Reflexionsverfahren ist ein klarer und stabiler Reflexionsimpuls erforderlich. Eine geeignete Reflexmarke verbessert normalerweise die Zielerkennung und reduziert Störungen durch die Oberfläche des Messobjekts.
● Muss ein Drehzahlmesser regelmäßig kalibriert werden?
Bei Labor-, Qualitäts-, Kalibrier- oder anderen messkritischen Anwendungen sollten Prüf- oder Kalibrierintervalle entsprechend den internen Qualitätsanforderungen, der Nutzungshäufigkeit und dem Gerätezustand festgelegt werden. Auch Geräte für allgemeine Wartungsarbeiten sollten regelmäßig überprüft werden.
Zusammenfassung
Die Genauigkeit eines Drehzahlmessers beschreibt, wie nahe ein Messwert an der tatsächlichen Drehzahl liegt, und gehört zu den wichtigsten Leistungsmerkmalen des Geräts. Sie kann als Prozentwert, als fester RPM-Wert oder als Kombination aus Prozent vom Messwert und Digit angegeben werden und sollte immer im relevanten Drehzahlbereich bewertet werden.
Dabei ist zwischen Genauigkeit, Auflösung und Wiederholbarkeit zu unterscheiden. Die Genauigkeit beschreibt die Nähe zum Referenzwert, die Auflösung die kleinste darstellbare Änderung und die Wiederholbarkeit die Übereinstimmung wiederholter Messungen.
Eine korrekt angebrachte Reflexmarke, geeigneter Messabstand und Messwinkel, stabile Drehzahl sowie ein sicherer Kontakt bei kontaktierenden Messungen helfen, zusätzliche Messfehler zu reduzieren. Bei der Auswahl sollte daher immer die konkrete Anwendung mit ihrem Drehzahlbereich und der zulässigen Abweichung im Mittelpunkt stehen.
