Ein Neigungssensor ist ein feinmechanisches oder elektrisches Messgerät, das für einen Instrumenten- oder Fahrzeugrahmen den genauen Bezug zur Lotrichtung herstellt oder Änderungen des Neigungswinkels überwacht.
Die Messprinzipien können u. a. sein: Pendelkörper (mechanisch oder elektromagnetisch gelagert) mit elektronischem Abgriff, Kreiselplattform, reflektierende bzw. refraktierende Flüssigkeitsspiegel, sowie elektrische Sensoren in speziellen Flüssigkeiten (kapazitiv, konduktometrisch (Widerstandsmessung), mit Elektrolyt oder auf mikroelektromechanischer Basis (MEMS).
Kleine Neigungssensoren sind im Unterbau moderner Theodolite und Tachymeter eingebaut. Sie können sehr genau sein (0,5–1″), weil sie nur einen kleinen Messbereich benötigen. Sie übernehmen die Funktion eines Höhenkompensators für den Vertikalkreis, überwachen aber auch die Neigung der Stehachse in beiden Richtungen.
Auch eigene Aufsatzgeräte sind auf dem Markt, z. B. für Lasertracker oder zur Lotung. Verbreitet ist z. B. der Präzisionssensor NIVEL von Leica Geosystems, ein Zweiachs-Sensor mit 1″ Messgenauigkeit und Software-Schnittstellen.
Industrielle Sensoren
Sie haben geringere Genauigkeit, aber größere Mess- und Temperaturbereiche. Typisch sind 15° bis 60° Messbereich mit Genauigkeiten im Promille-Bereich (also einige 0,01° Winkelfehler) und Einsatzbereiche von −30 bis +70 °C (siehe 3. bis 5. Weblink).
Die Geräte haben etwa 3 bis 10 cm Ausmaße, kapazitive auch noch kleiner. Ihr Einsatzspektrum reicht vom Unfallschutz (Bagger, Krane, Fahrzeuge) bis zur Maschinenüberwachung und zu Industrierobotern. Mit geringerem Messbereich (einige Grad) lassen sich Genauigkeiten von 5–10″ erreichen. Einige Neigungssensoren verfügen über elektronische Schnittstellen, beispielsweise ein CAN-Interface mit standardisiertem CANopen-Profil (CiA 410).
Technik
Es gibt verschiedene Verfahren, Neigungen oder Positionsänderungen gegenüber dem Lot zu messen:
- Flüssigkeitsverfahren
- die Veränderungen eines Wasserspiegels in der Messzelle werden ermittelt
- thermisches Verfahren
- in der Messzelle befindet sich ein kleines Heizelement. Durch natürliche Konvektion steigt die Wärme auf. Um die Messzelle herum befinden sich Temperaturfühler, die die Ausrichtung des Wärmestroms in der Messzelle erfassen.
- Feder-Masse-System
- zwei kammförmige Metalle greifen ineinander. Bei Lageänderungen oder Beschleunigungen ändert sich die Lage zueinander und somit die Kapazität des Kondensators