Quelltext der Seite Integrated Electronics Piezo-Electric

Die Abkürzung '''IEPE''' steht für '''Integrated Electronics Piezo Electric'''. Sie bezeichnet einen [[Industriestandard]] für [[Piezoelektrischer Sensor|piezoelektrische Sensoren]] mit eingebauter Impedanzwandler-Elektronik. Dabei kann es sich um [[Beschleunigungssensor|Beschleunigungs]]-, [[Kraftsensor|Kraft]]- und [[Drucksensor]]en handeln. Auch für [[Messmikrofon]]e 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, meist als [[Feldeffekttransistor|FET]]-Schaltung realisiert, wandelt das [[Impedanz|hochimpedante]] Signal des piezoelektrischen Materials in ein Spannungssignal mit einer geringen Impedanz von etwa 100&nbsp;[[Ohm (Einheit)|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 Besonderheit des IEPE-Prinzips liegt darin, dass der Versorgungsstrom und das Sensorsignal gemeinsam über ein einfaches Koaxialkabel übertragen werden. 

Die Sensorelektronik wird mit einem [[Konstantstromquelle|Konstantstrom]] versorgt, der üblicherweise zwischen 2 und 20&nbsp;[[Ampere|mA]] liegt. Je höher der Strom, desto größer die zulässige Leitungslänge. Die meisten Messgeräte mit IEPE-Eingängen stellen 4 mA bereit. 

Über dem Sensor bildet sich bei Speisung mit Konstantstrom eine positive [[Arbeitspunkt]]spannung, die typischerweise 8 bis 12&nbsp;[[Volt (Einheit)|V]] beträgt. Das eigentliche Messsignal des Sensors überlagert sich als Wechselspannung mit dieser Arbeitspunktspannung. Die Vorspannung der Stromquelle liegt meist zwischen 24 und 30 V, so dass eine symmetrische [[Aussteuerung|Aussteuerbarkeit]] in positive und negative Richtung erreicht wird.

Eine typische IEPE-Versorgung mit 4 mA Konstantstrom aus einer Spannungsquelle mit 25 V hat eine [[Bedarf an elektrischer Energie|Leistungsaufnahme]] von etwa 100 mW. In batteriebetriebenen Messgeräten kann dies von Nachteil sein. Daher existieren Low-Power-IEPE-Sensoren, die bereits mit 0,1 mA Konstantstrom aus 12 V arbeiten. Die Leistungsaufnahme kann damit um bis zu 90 % reduziert werden.

[[Datei:IEPE-Ausgangssignal.gif|Ausgangssignal]]

Die Arbeitspunktspannung wird in Messgeräten mit IEPE-Eingang oft zur Sensorerkennung genutzt. Liegt sie nahe der Konstantstromquellen-Versorgungsspannung, ist kein Sensor vorhanden oder das Kabel unterbrochen. Liegt sie bei der Sättigungsspannung, liegt ein Kurzschluss im Sensor oder Kabel vor. Im Bereich dazwischen wird ein funktionierender Sensor erkannt.
Vom Messgeräteeingang wird die Arbeitspunktspannung mit einem [[Kondensator (Elektrotechnik)#Filteranwendungen|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. 

[[Datei:IEPE-Prinzip.gif|Prinzip]]

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

== Siehe auch ==
* [[Einheitssignal]]

== Weblinks ==
* [https://www.mmf.de/iepe-standard.htm  Metra Mess- und Frequenztechnik über IEPE]
* [http://www.esensors.net/ Sensor-Lexikon über IEPE]

[[Kategorie:Standard]]
[[Kategorie:Sensor]]