Einleitung
Beim Messen von Motoren, Lüftern, Riemenscheiben, Wellen oder anderen rotierenden Bauteilen mit einem handgehaltenen Drehzahlmesser kann sich die angezeigte Drehzahl laufend verändern, beispielsweise zwischen 1480 RPM, 1505 RPM und 1492 RPM.
Das bedeutet nicht zwangsläufig, dass der Drehzahlmesser defekt ist.
Ein Drehzahlmesser wertet fortlaufend Rotationssignale aus. Verändert sich die tatsächliche Drehzahl oder ändern sich durch die Handhabung Messposition, Winkel, Abstand, Reflexionssignal oder Kontaktbedingungen, kann auch der angezeigte Wert schwanken.
Zunächst sollte deshalb geklärt werden, ob es sich um eine reale Drehzahländerung oder um instabile Messbedingungen handelt.
Das Wichtigste auf einen Blick
● Leichte Handbewegungen verändern die Drehzahl nicht direkt, können jedoch Messposition, Ausrichtung oder Kontaktbedingungen beeinflussen und damit die Signalstabilität verschlechtern;
● Bei berührungslosen Drehzahlmessern sind instabile Reflexionssignale, wechselnde Messwinkel, ungeeignete Messabstände und störende Reflexionen häufige Ursachen;
● Bei Kontakt-Drehzahlmessern entstehen Schwankungen häufiger durch Schlupf, wechselnden Anpressdruck oder eine ungünstige Ausrichtung;
● Motoren, Lüfter, Riemenscheiben und andere rotierende Systeme können tatsächlich Drehzahlschwankungen aufweisen;
● Vor der Annahme eines Gerätefehlers sollten die Messbedingungen optimiert und Wiederholungsmessungen durchgeführt werden.
Warum verändert sich die Anzeige bei handgehaltener Messung?
Der wesentliche Unterschied zwischen einer handgehaltenen und einer fest montierten Messung besteht darin, dass das Messgerät nicht vollkommen unbeweglich bleibt.
Kleine Handbewegungen erzeugen normalerweise nicht unmittelbar einen falschen Drehzahlwert. Sie können jedoch die Bedingungen verändern, unter denen der Sensor das Rotationssignal erfasst.
Bei einem berührungslosen optischen oder Laser-Drehzahlmesser kann sich der Messstrahl beispielsweise über den Rand der Reflexmarke bewegen. Bei einem Kontakt-Drehzahlmesser kann sich durch Handbewegungen der Druck zwischen Messspitze und rotierender Welle verändern.
Sobald sich Kontinuität oder Qualität des Messsignals ändern, kann auch die angezeigte Drehzahl schwanken.
Digitale Drehzahlmesser aktualisieren ihre Anzeige außerdem kontinuierlich. Selbst kleine reale Drehzahländerungen können dadurch als ständig wechselnde Ziffern sichtbar werden.
Warum reagieren berührungslose Drehzahlmesser empfindlich auf Handbewegungen?
Berührungslose Drehzahlmesser bestimmen die Drehzahl anhand periodischer Änderungen des reflektierten Lichts. Entscheidend sind deshalb stabile, eindeutige und regelmäßig wiederkehrende Reflexionsimpulse.
● Der Laser- oder Lichtstrahl trifft die Reflexmarke nicht konstant. Kleine Bewegungen können den Strahl von der Mitte zum Rand der Marke verschieben oder ihn kurzzeitig vollständig von der Marke wegführen.
● Der Messwinkel verändert sich. Größere Winkeländerungen können die reflektierte Lichtmenge beeinflussen, die den Sensor erreicht. Das Gerät sollte möglichst ruhig und dauerhaft auf den Reflexbereich ausgerichtet bleiben.
● Der Messabstand ist ungeeignet. Bei zu großem Abstand kann das Rücksignal zu schwach werden. Bei sehr geringem Abstand oder beengten Platzverhältnissen können kleine Handbewegungen zu deutlich größeren Positionsänderungen des Messpunkts führen. Es sollte innerhalb des vom Gerät vorgesehenen Messabstands gearbeitet werden.
● Die Reflexmarke ist zu klein. Bei einer sehr schmalen Reflexfläche kann der Messstrahl durch geringe Handbewegungen leichter von der Marke abweichen.
● Die Reflexmarke ist verschmutzt oder beschädigt. Staub, Öl, Verschleiß, abstehende Kanten oder Verformungen können die Reflexionswirkung reduzieren.
Entscheidend ist bei der berührungslosen Messung daher nicht völlige Bewegungslosigkeit der Hand, sondern ein stabiles, regelmäßiges und eindeutig erkennbares Reflexionssignal.
Können andere reflektierende Flächen in der Nähe die Anzeige beeinflussen?
Ja.
Ein berührungsloser Drehzahlmesser soll normalerweise pro Umdrehung eine charakteristische Reflexionsänderung erkennen. Befinden sich an Welle, Kupplung, Metalloberfläche oder einem benachbarten rotierenden Bauteil weitere stark reflektierende Bereiche, können zusätzliche Impulse erkannt werden.
Ist beispielsweise nur eine Reflexmarke angebracht, sollte das Gerät pro Umdrehung einen Impuls erfassen. Wird zusätzlich eine blanke Metallstelle als Reflexsignal erkannt, können zwei Impulse pro Umdrehung entstehen.
Dadurch kann die Anzeige instabil werden oder ungefähr das Doppelte, die Hälfte oder einen anderen falschen Wert der tatsächlichen Drehzahl anzeigen.
Der Bereich um die Reflexmarke sollte deshalb möglichst reflexionsarm sein und einen deutlichen Kontrast zur Marke bilden. Der Messstrahl sollte nicht über andere stark reflektierende Flächen laufen.
Beeinflusst die Position der Reflexmarke die Messstabilität?
Ja.
Die Reflexmarke sollte fest auf dem rotierenden Bauteil angebracht sein und bei jeder Umdrehung zuverlässig durch den Messbereich laufen.
● Die Marke darf sich nicht lösen oder an den Kanten abheben;
● Sie sollte nicht an einer Stelle angebracht werden, an der sie durch andere Bauteile verdeckt wird;
● Zwischen Reflexmarke und Untergrund sollte ein deutlicher Reflexionsunterschied bestehen;
● Für eine Messstelle ist in der Regel eine wirksame Reflexmarke ausreichend;
● Der Drehzahlmesser sollte stabil auf den Bereich ausgerichtet sein, durch den die Marke läuft.
Hebt sich eine Kante der Reflexmarke ab, kann sich bei hoher Drehzahl auch der Reflexionswinkel verändern und das Signal instabil werden.
Kann die Maschine selbst die Ursache für schwankende Drehzahlwerte sein?
Ja. Dies ist häufig der Fall und wird leicht übersehen.
Der Drehzahlmesser misst die tatsächliche Drehzahl des rotierenden Bauteils zum Zeitpunkt der Messung und nicht einen theoretischen Nennwert.
Ein Motor mit einer Nenndrehzahl von 1500 RPM läuft beispielsweise nicht zwangsläufig zu jedem Zeitpunkt exakt mit 1500 RPM. Laständerungen, Netz- oder Versorgungseinflüsse, Drehzahlregelung, mechanische Widerstände, Antriebselemente und der allgemeine Betriebszustand können reale Drehzahlschwankungen verursachen.
Typische Beispiele sind:
● Wechselnde Motorlast;
● Änderungen der Lüfterlast durch Luftstrom oder Mechanik;
● Leichter Schlupf im Riemenantrieb;
● Drehzahlregelung durch Frequenzumrichter;
● Leerlauf- oder Laständerungen bei Motoren;
● Periodische Drehzahländerungen rotierender Maschinen.
Erhält der Drehzahlmesser ein stabiles Signal und schwankt der Wert nur gering um einen Mittelwert, kann dies die tatsächliche Betriebscharakteristik der Maschine widerspiegeln.
Warum wirken Messwerte bei niedrigen Drehzahlen oft unruhiger?
Bei niedrigen Drehzahlen kann die Anzeige in bestimmten Anwendungen stärker schwankend wirken.
Dreht sich ein Ziel beispielsweise nur einige Dutzend Mal pro Minute, stehen innerhalb eines bestimmten Messintervalls weniger Impulse zur Verfügung. Kleine Unterschiede zwischen aufeinanderfolgenden Umdrehungszeiten können bei der Umrechnung in RPM daher deutlicher sichtbar werden.
Bei höheren Drehzahlen stehen im gleichen Zeitraum mehr Impulse zur Verfügung, wodurch sich unter stabilen Bedingungen häufig ein kontinuierlicherer Messwert ergibt.
Das genaue Verhalten hängt jedoch auch von Messintervall, Aktualisierungsrate, Auflösung und interner Signalverarbeitung des Drehzahlmessers ab. Niedrige Drehzahl bedeutet daher nicht automatisch geringe Messgenauigkeit.
Warum schwankt die Anzeige bei Kontakt-Drehzahlmessern?
Kontakt-Drehzahlmesser unterliegen anderen Einflussgrößen als berührungslose Modelle.
Die Messung basiert auf einem stabilen mechanischen Kontakt zwischen Messspitze, Messrad oder anderem Zubehör und dem rotierenden Bauteil. Änderungen in der Handhaltung können diese Kontaktbedingungen unmittelbar verändern.
● Der Anpressdruck ist nicht konstant. Ein Wechsel zwischen zu hohem und zu geringem Druck kann das Laufverhalten der Messspitze beeinflussen.
● Die Messspitze rutscht. Eine sehr glatte, ölverschmutzte oder nur unzureichend belastete Kontaktfläche kann zu Schlupf führen.
● Die Messrichtung ist nicht korrekt ausgerichtet. Eine schräg angesetzte Messspitze kann rutschen oder vibrieren.
● Das rotierende Bauteil selbst vibriert. Radialschwingungen einer Motor- oder Lüfterwelle erschweren einen gleichmäßigen manuellen Kontakt.
Das Gerät sollte daher stabil gehalten und mit gleichmäßigem, angemessenem Druck angesetzt werden. Übermäßige Kraft verbessert die Messung nicht zwangsläufig.
Wird die Anzeige stabiler, wenn der Drehzahlmesser besonders fest gehalten wird?
Nicht unbedingt.
Bei einem berührungslosen Drehzahlmesser ist eine stabile Ausrichtung wichtiger als besonders kräftiges Festhalten. Zu starke Muskelanspannung kann feine Handbewegungen sogar verstärken.
Auch bei Kontakt-Drehzahlmessern ist übermäßiger Anpressdruck ungünstig. Er kann eine zusätzliche mechanische Belastung erzeugen und bei kleinen oder drehmomentschwachen Antrieben sogar die Drehzahl beeinflussen.
Empfehlenswert ist eine natürliche, stabile Handhaltung bei konstanten Messbedingungen.
Bei längeren Messungen oder hohen Anforderungen an die Wiederholbarkeit kann, sofern sicher und technisch möglich, eine feste Halterung verwendet werden.
Sind kleine Änderungen des Anzeigewerts normal?
Das hängt von Größe und Muster der Abweichung ab.
Beispielsweise können folgende Werte normal sein:
● 1497 RPM;
● 1499 RPM;
● 1501 RPM;
● 1498 RPM.
Diese Werte schwanken nur gering um einen stabilen Mittelwert.
Folgende Werte sollten dagegen genauer untersucht werden:
● 1500 RPM;
● 750 RPM;
● 2980 RPM;
● 0 RPM;
● 1510 RPM.
In diesem Fall sollten Reflexionssignal, Messposition, Anzahl der Reflexmarken, störende Reflexionen und weitere Messbedingungen geprüft werden.
Entscheidend ist daher nicht allein, ob sich die Zahl verändert, sondern ob Größe und Verlauf der Änderung plausibel sind.
Wie lässt sich die Anzeige eines handgehaltenen Drehzahlmessers stabilisieren?
Bei berührungslosen Drehzahlmessern:
● Reflexmarke sauber, fest und ausreichend reflektierend halten;
● Messstrahl stabil auf den Laufbereich der Reflexmarke richten;
● Geeigneten Messabstand einhalten;
● Messwinkel und Geräteposition möglichst konstant halten;
● Andere stark reflektierende Flächen im Erfassungsbereich vermeiden;
● Vor dem Ablesen auf einen stabilen Wert warten;
● Bei Bedarf mehrere Messungen durchführen und vergleichen.
Bei Kontakt-Drehzahlmessern:
● Für die jeweilige Anwendung geeignetes Kontaktzubehör verwenden;
● Messspitze korrekt zur rotierenden Welle ausrichten;
● Gleichmäßigen und angemessenen Anpressdruck verwenden;
● Schlupf zwischen Messspitze und rotierender Oberfläche vermeiden;
● Den Anpressdruck nicht ständig entsprechend der Anzeige verändern;
● Den Messwert erst nach ausreichender Stabilisierung erfassen.
Wird die Anzeige nach Korrektur der Messmethode deutlich stabiler, lag die Ursache wahrscheinlich in den Messbedingungen und nicht im Gerät.
Wie lässt sich unterscheiden, ob der Drehzahlmesser oder die Maschine die Ursache ist?
Wiederholungsmessungen bieten eine gute erste Orientierung.
Die Maschine sollte unter möglichst unveränderten Bedingungen weiterlaufen. Anschließend werden Reflexmarke beziehungsweise Kontaktstelle optimiert und mehrere stabile Messungen durchgeführt.
Liegen die Ergebnisse immer wieder in einem ähnlichen Bereich, beispielsweise zwischen 1480 und 1510 RPM, kann tatsächlich eine Drehzahlschwankung der Maschine vorliegen.
Verschwinden starke Abweichungen nach Korrektur der Messposition, waren wahrscheinlich Reflexionssignal, Messwinkel oder Kontaktbedingungen die Ursache.
Wenn möglich, kann dieselbe Maschine außerdem an einer anderen Stelle oder mit einer zweiten geeigneten Messmethode überprüft werden.
Ist bekannt, dass die Maschine stabil läuft, sind die Messbedingungen korrekt und die Reflexmarke in einwandfreiem Zustand, während der Drehzahlmesser dennoch regelmäßig ungewöhnliche Werte liefert, sollten Batteriezustand, Verschmutzung des Sensorfensters, Verschleiß des Kontaktzubehörs sowie gegebenenfalls Prüf- oder Kalibrierbedarf kontrolliert werden.
Wann sollten schwankende Messwerte genauer untersucht werden?
Kleine Abweichungen sind nicht automatisch problematisch. Folgende Erscheinungen sollten jedoch überprüft werden:
● Die Anzeige fällt häufig auf 0;
● Der Wert liegt wiederholt ungefähr beim Doppelten oder bei der Hälfte der erwarteten Drehzahl;
● Eine geringfügige Gerätebewegung führt zu völlig anderen Messwerten;
● Wiederholungsmessungen an derselben Stelle unterscheiden sich deutlich;
● Die Messspitze eines Kontakt-Drehzahlmessers rutscht erkennbar;
● Ein berührungsloser Drehzahlmesser erkennt die Reflexmarke nicht zuverlässig;
● Die Anzeige bleibt auch nach Optimierung von Reflexmarke und Messbedingungen instabil.
Diese Symptome deuten darauf hin, dass das Messsignal oder der Gerätezustand weiter untersucht werden sollte.
FAQ
Führt Handbewegung direkt zu einem falschen Drehzahlwert?
Nicht zwangsläufig. Sie kann jedoch Messabstand, Winkel, Strahlposition oder Anpressdruck verändern und dadurch das Messsignal instabil machen.
Warum verändert sich die Drehzahl, obwohl der Laser scheinbar auf der Reflexmarke bleibt?
Neben der Ausrichtung können Signalstärke, Bewegungen über den Rand der Reflexmarke, andere reflektierende Flächen und reale Drehzahländerungen der Maschine die Anzeige beeinflussen.
Bedeutet eine schwankende Anzeige, dass der Drehzahlmesser ungenau ist?
Nein. Reale Drehzahländerungen, Auflösung, Aktualisierungsrate und Signalstabilität können die Anzeige beeinflussen. Die Genauigkeit sollte nicht allein anhand einer konstanten oder wechselnden Anzeige beurteilt werden.
Warum zeigt der Drehzahlmesser manchmal ungefähr die doppelte Drehzahl an?
Erkennt ein optischer Drehzahlmesser zwei Reflexionsereignisse pro Umdrehung, kann er nahezu den doppelten Wert berechnen. Mehrere Reflexmarken oder andere stark reflektierende Flächen sollten überprüft werden.
Warum wird manchmal nur ungefähr die halbe Drehzahl angezeigt?
Werden einzelne Reflexionsimpulse nicht erkannt, kann der Drehzahlmesser Umdrehungen auslassen und einen deutlich zu niedrigen Wert anzeigen.
Muss ein Kontakt-Drehzahlmesser stark gegen die Welle gedrückt werden?
Nein. Die Messspitze sollte stabil und schlupffrei anliegen. Zu hoher Druck kann die Messbedingungen verändern und bei kleinen oder drehmomentschwachen Antrieben zusätzliche Last erzeugen.
Kann aus mehreren Messungen ein Mittelwert gebildet werden?
Ja, sofern die Maschine stabil läuft, korrekt gemessen wird und keine offensichtlichen Fehlwerte auftreten. Bei Verdopplung, Halbierung oder Nullanzeige sollte zuerst die Ursache geklärt werden.
Fazit
Schwankende Messwerte bei einem handgehaltenen Drehzahlmesser bedeuten nicht automatisch einen Gerätefehler. Ursache können reale Drehzahländerungen der Maschine oder veränderte Messbedingungen bei der manuellen Handhabung sein.
Bei berührungslosen Drehzahlmessern sollten Reflexmarke, Messposition, Messwinkel, Messabstand und störende Reflexionen überprüft werden. Bei Kontakt-Drehzahlmessern stehen Anpressdruck, Ausrichtung der Messspitze und Schlupf im Vordergrund.
Eine stabile Gerätehaltung, ein zuverlässiges Messsignal und wiederholte Messungen unter gleichbleibenden Bedingungen ermöglichen in der Regel eine klare Zuordnung der Ursache zu Handhabung, Maschine oder Messgerät.
