Vollausschlag (FSD)

Vollausschlag (FSD): Definition und Grundkonzept

Der Vollausschlag (FSD) bezeichnet die maximale Bewegung oder den maximalen Ausgabewert, den die Anzeige eines Instruments – sei es ein Zeiger bei einem analogen Gerät oder ein Wert auf einer Digitalanzeige – innerhalb des kalibrierten Messbereichs zuverlässig darstellen kann. Traditionell steht FSD für den äußersten Punkt, den ein Zeiger auf einer Skala erreichen kann; bei modernen elektronischen und digitalen Instrumenten ist es der höchste darstellbare Wert, begrenzt durch die elektronischen oder rechnerischen Systemgrenzen.

Der FSD definiert die Betriebsgrenze der Messung: Jeder Eingangswert darüber hinaus kann nicht mehr genau oder sicher angezeigt werden. In analogen Systemen ist der FSD eine mechanische Begrenzung; in digitalen Systemen wird er durch die Auflösung oder das Design des Geräts bestimmt. Ein Überschreiten des FSD führt zu ungenauen Anzeigen, Gerätefehlern oder Schäden.

Historischer Kontext: Die Entwicklung des FSD

Das Konzept stammt aus frühen analogen Messgeräten wie Galvanometern und Amperemetern, bei denen der FSD durch den maximal sicheren Strom bestimmt wurde, der den Zeiger bis zum Skalenende bewegen konnte. Dieser physikalische Endpunkt war ein zentraler Bezug für die Kalibrierung und den Überlastschutz. Mit dem Übergang zu Digitalanzeigen und elektronischen Sensoren wurde der FSD zu einer rechnerischen oder Anzeigegrenze, seine Bedeutung für sichere und aussagekräftige Messungen blieb jedoch unverändert.

FSD bei analogen und digitalen Instrumenten

Analoge Instrumente

Bei analogen Geräten ist der FSD der maximale Ausschlag des Zeigers über die Skala. Beispielsweise erzeugen bei einem 0–100 V-Voltmeter 100 V den FSD. Ein Überschreiten des FSD kann die Genauigkeit beeinträchtigen oder das Messwerk beschädigen. Analoge Luftfahrtinstrumente wie der Course Deviation Indicator (CDI) nutzen den FSD als Signal für die maximal zulässige Abweichung, die aus Sicherheitsgründen standardisiert ist.

Digitale Instrumente

In digitalen Systemen ist der FSD der höchste darstellbare Wert (z. B. 4095 bei einem 12-Bit-ADC in einem 0–5 V-System). Digitale Instrumente reagieren auf Überbereichseingaben mit Warnungen oder Fehlermeldungen, um Fehlinterpretationen zu verhindern.

FSD in der Luftfahrt: ICAO- und FAA-Standards

Die Luftfahrt ist stark auf FSD angewiesen, um standardisierte Navigations- und Anflugverfahren zu gewährleisten. Laut ICAO Doc 8168 und FAA-Richtlinien gilt:

• ILS (Instrumentenlandesystem): FSD am CDI entspricht typischerweise einer Abweichung von 2,5° von der Landebahnmittellinie. Ein Überschreiten des FSD beim Anflug signalisiert Kursverlust und löst ein Fehlanflugverfahren aus.
• VOR-Navigation: FSD bedeutet häufig eine Abweichung von 10° oder 12° vom gewählten Radial.
• RNAV/GPS: FSD variiert je nach Flugphase (±2 NM Strecke, ±1 NM Anflug, ±0,3 NM Endanflug).

Piloten werden darin geschult, FSD als kritische Schwelle für Korrekturmaßnahmen zu interpretieren.

Messbereich, Genauigkeit und Kalibrierung von Instrumenten

Messbereich

Der FSD definiert das obere Messlimit. Die Auswahl des richtigen Instruments bedeutet, sicherzustellen, dass zu erwartende Eingänge den FSD nicht überschreiten – entscheidend für die Sicherheit in Industrie und Luftfahrt.

Genauigkeit: % vom Vollausschlag vs. % des Messwerts

• % Vollausschlag (FS): Fester Fehler bezogen auf den FSD – der relative Fehler steigt bei niedrigen Messwerten.
• % Messwert (RD): Fehler proportional zum tatsächlichen Wert – vorteilhaft bei kleinen Messwerten.

Beispieltabelle:

Kalibrierung

Der FSD dient als Referenzpunkt für Kalibrierzertifikate und behördliche Konformität. In der Luftfahrtkalibrierung nach ICAO und FAA liegt das Hauptaugenmerk auf der Genauigkeit beim FSD, um Sicherheit zu gewährleisten.

Luftfahrtspezifische Anwendungen

• ILS und Localizer: FSD am CDI = 2,5° Abweichung am Bahnkopf; bei Überschreitung muss der Pilot einen Fehlanflug ausführen.
• VOR: FSD typischerweise 10–12°, für alle Verfahren standardisiert.
• RNAV/GPS: Dynamischer FSD (±2 NM Strecke, ±1 NM Anflug, ±0,3 NM Endanflug), für konsistente Navigationsanzeigen.

Verwandte Begriffe

Rechtliche Referenzen

• ICAO Doc 8168 (PANS-OPS): Globale Standards zur Definition des FSD für Navigation und Anflug.
• FAA Instrument Flying Handbook/AIP: US-Standards mit ICAO-konformer FSD-Skalierung für Navigationsinstrumente.

Beispielabbildungen

Analoginstrument am FSD:

Digitale Anzeige am FSD:

Digitale Instrumente zeigen typischerweise ihren Maximalwert an oder blenden „OL“ (Überlauf) ein, wenn der FSD überschritten wird.

Glossar der Begriffe

• Ausschlag: Bewegung der Anzeige als Reaktion auf das Eingangssignal.
• Vollausschlagswert: Höchstwert auf der Skala, der dem FSD entspricht.
• Überbereich: Zustand, wenn der Eingang den FSD überschreitet.
• Genauigkeit: Übereinstimmung des Messergebnisses mit dem tatsächlichen Wert.
• Kalibrierzertifikat: Dokument, das die Genauigkeit bis zum FSD bestätigt.
• Course Deviation Indicator (CDI): Instrument zur Anzeige der lateralen Navigationsabweichung; FSD markiert die Maximalabweichung.
• Instrumentenlandesystem (ILS): Präzisionsanflugsystem; FSD am CDI ist eine standardisierte Sicherheitsgrenze.
• Messspanne: Bereich zwischen Minimal- und Maximalwert der Messung.

Zusammenfassungstabelle

Im Detail: FSD in ICAO- und FAA-Dokumenten

ICAO Doc 8168, Band I definiert den FSD für Navigationshilfen und Anflugverfahren; ein Luftfahrzeug gilt als „etabliert“, wenn der CDI innerhalb der halben FSD-Anzeige für ILS/VOR-Verfahren steht. FAA-Publikationen spezifizieren den FSD für die Skalierung von Navigationsanzeigen und gewährleisten so einheitliche Sicherheitsmargen und Betriebsverfahren.

Wichtige Erkenntnisse

• FSD ist die Betriebsgrenze für zuverlässige, sichere Messungen bei analogen und digitalen Instrumenten.
• In der Luftfahrt ist der FSD eine zentrale Norm für die Navigationssicherheit, festgeschrieben in ICAO- und FAA-Dokumenten.
• Das Verständnis von FSD, Genauigkeitsspezifikationen und Kalibrierung ist essenziell für Konformität, Zuverlässigkeit und Sicherheit in technischen und luftfahrtspezifischen Anwendungen.

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