Integrated Electronics Piezo-Electric

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Die Abkürzung IEPE steht für Integrated Electronics Piezo Electric. Sie bezeichnet einen Industriestandard für piezoelektrische Sensoren mit eingebauter Impedanzwandler-Elektronik. Dabei kann es sich um Beschleunigungs-, Kraft- und Drucksensoren handeln. Auch für Messmikrofone wird der IEPE-Standard angewandt. Bei unterschiedlichen Herstellern wird das IEPE-Prinzip auch unter propriäteren Bezeichnungen wie ICP (integrated circuit piezoelectric), CCLD (constant-current line-drive), IsoTron oder DeltaTron vermarktet.

Die IEPE-Sensorelektronik, typischerweise als Ladungsverstärker aufgebaut, wandelt das hochimpedante Signal des piezoelektrischen Materials in ein Spannungssignal mit einer geringen Impedanz von etwa 100 Ω. Ein niederimpedantes Sensorsignal ist vorteilhaft, weil es sich verlustarm über lange Leitungen übertragen lässt. Außerdem kann auf die bei piezoelektrischen Sensoren sonst erforderlichen störarmen Spezialkabel verzichtet werden.

Die Sensorelektronik wird mit einem Konstantstrom versorgt, der üblicherweise zwischen 2 und 20 mA liegt. Die Besonderheit des IEPE-Prinzips liegt darin, dass der Versorgungsstrom und das Sensorsignal gemeinsam über ein einfaches Koaxialkabel übertragen werden. Über dem Sensor bildet sich bei Speisung mit Konstantstrom eine positive Arbeitspunktspannung, die typischerweise 8 bis 12 V beträgt. Das eigentliche Messsignal des Sensors überlagert sich als Wechselspannung mit dieser Arbeitspunktspannung.

Ausgangssignal

Vom Messgeräteeingang wird die Arbeitspunktspannung mit einem Koppelkondensator ferngehalten und nur die Signalspannung des Sensors wird weiterverarbeitet. Die IEPE-Konstantstromversorgung ist in die Eingänge vieler Messgeräte integriert, die mit piezoelektrischen Sensoren oder Messmikrofonen arbeiten.

Prinzip

Piezoelektrische Sensoren ohne Elektronik, das heißt mit Ladungsausgang, bleiben hingegen Anwendungen vorbehalten, bei denen hohe Betriebstemperaturen, ein extrem großer Dynamikumfang, ein sehr energiesparender Betrieb oder eine extrem kleine Bauform gefordert sind.

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