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Thema: Maximale Kabellänge Sensoren 0-10 V

  1. #1
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    Maximale Kabellänge Sensoren 0-10 V

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    Halle alle zusammen,

    konstruiere gerade ein Modul mit mehreren Sensoren mit dem Ausgangssignal 0-10V. Eingelesen wird die Analogspannung durch eine PCI-Karte. Da ich den Rechner nicht direkt neben meinem Modul aufstellen kann, muss ich etwa 5-7 m überbrücken. Jetzt stellen sich mir die Fragen:

    -wie lang die Kabel denn für Sensoren mit Spannungsausgabe sein dürfen?
    -wie kann ich Berechnen welche Abweichungen sich ergeben bzw. wo bekomme ich diese Werte her?

    Mir wurde gesagt die Spannungsvariante sei kostengünstiger, als die 0 bzw. 4 - 20 mA Variante mit der man große Distanzen überwinden kann, da wir ein Zwischengerät (Differenzenverstärker) benötigen würden.
    - Warum würde ich den denn benötigen und kann nicht einfach einen 500 Ohm Widerstand randpacken um auf die Spannung zu kommen?

    Vielen Dank schonmal!

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär
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    Wie lang das Kabel werden darf hängt von der Geschwindigkeit und dem Eingangswiderstand der PCI Karte ab. Bei einem eher langsamen Signal und die Karte keinen 50 Ohm Eingang hat, geht es auch einige hundert Meter. Begrenzend sind die Kapazität des Kabels bzw. eine unangepasste Impedanz (bei schnellem Signal) und ggf. der Widerstand des Kabels. Sonst kann man sich bei einer langen Leitung auch mehr Störungen einfangen - das hängt aber von der Stromversorgung und der Leitung ab.

    Wenn das Kabel mehr als etwa 1 m lang ist, sollte man beim sendenden Modul aufpassen, das es auch die Kapazität des Kabels verträgt. Viele OPs mögen z.B. eine Kapazität über z.B. 100 pF nicht direkt am Ausgang. Da muss dann ggf. ein Widerstand zur Entkopplung hin.

    Zur Wandlung vom -20 mA Signal in eine Spannung geht ein Widerstand. 500 Ohm sind aber schon eher relativ groß, je nach Spannung geht es aber noch.

  3. #3
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    Ich würde für Analogsignale eine geschirmte Leitung nehmen und auf keinen Fall irgendwelche Versorgungsspannungen bzw Datenleitungen mit in die Leitung geben.

    MfG Hannes

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Zitat Zitat von Sebastian1986 Beitrag anzeigen
    Halle alle zusammen,

    konstruiere gerade ein Modul mit mehreren Sensoren mit dem Ausgangssignal 0-10V. Eingelesen wird die Analogspannung durch eine PCI-Karte. Da ich den Rechner nicht direkt neben meinem Modul aufstellen kann, muss ich etwa 5-7 m überbrücken. Jetzt stellen sich mir die Fragen:

    -wie lang die Kabel denn für Sensoren mit Spannungsausgabe sein dürfen?
    -wie kann ich Berechnen welche Abweichungen sich ergeben bzw. wo bekomme ich diese Werte her?

    Mir wurde gesagt die Spannungsvariante sei kostengünstiger, als die 0 bzw. 4 - 20 mA Variante mit der man große Distanzen überwinden kann, da wir ein Zwischengerät (Differenzenverstärker) benötigen würden.
    - Warum würde ich den denn benötigen und kann nicht einfach einen 500 Ohm Widerstand randpacken um auf die Spannung zu kommen?

    Vielen Dank schonmal!
    Wenn die PCI Karte 10 V verkraftet, reicht ein 500 Ohm Widerstand selbstverständlich aus, Man braucht KEINEN Differenzverstärker. So etwas setzt man eher bei RS485 Differenz Signal Übertragung ein und dafür gibt es billige fertige Treiberbausteine welche aber nur Digitale Signale übertragen können. Kann die PCI Karte nur 5 V nimmst Du 2 x 250 Ohm und greifst die Spannung zwischen beiden ab. Die Widerstände sollten 1% (oder besser) je nach Anforderung Toleranz haben, die Leitungslänge ist eher egal da der Strom gleich bleibt wenn der zulässige Gesamt R nicht überschritten wird.

    6..7m sollten Analog Gleichspannungsmäßig noch keine Probleme bereiten, bei Abgeschirmten Kabeln noch weniger.


    Gruß Richard

  5. #5
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    Danke für die vielen Antworten! Habe nochmal mit dem Kartenvertreiber gesprochen, er meint man könne es natürlich über einen Shuntwiderstand lösen, ich solle jedoch definitiv einen Differenzverstärker verwenden, damit die Signalgüte ausreichend gut ist.

    Begründung: Das Massenpotential wird gehoben beispiel:

    Drei Widerstände in Reihe;
    Spannungsmessung über alle: korrekt
    Spannungsmessung über die ersten beiden: ungenau

    Könnt ihr mir das erklären???

    Danke schonmal!

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Zitat Zitat von Sebastian1986 Beitrag anzeigen
    Danke für die vielen Antworten! Habe nochmal mit dem Kartenvertreiber gesprochen, er meint man könne es natürlich über einen Shuntwiderstand lösen, ich solle jedoch definitiv einen Differenzverstärker verwenden, damit die Signalgüte ausreichend gut ist.

    Begründung: Das Massenpotential wird gehoben beispiel:

    Drei Widerstände in Reihe;
    Spannungsmessung über alle: korrekt
    Spannungsmessung über die ersten beiden: ungenau

    Könnt ihr mir das erklären???

    Danke schonmal!
    Ganz einfach, wenn Du 3 gleich große Widerstände nimmst fällt über jeden einzelnen 1/3 der Gesamtspannung ab. wenn Du jetzt über den ersten die Spannung abgreifst, liegt dein Grund auf 2/3 der Gesamtspannung und nicht auf 0 V. Deinem Meß Signal fehlt der direkte Masse Bezug. In solchen Fällen greift man auf Instrumenten Verstärker
    http://de.wikipedia.org/wiki/Instrumentenverstärker zurück. Aber wenn es um eine 4..20 mA TTY Schnittstelle geht, die mit einem ADC der nur 5V auflösen kann geht, kannst Du 2 250 Ohm Widerstände nehmen und das Signal über den der an GND liegt abnehmen.

    Gruß Richard

  7. #7
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    Ob man einen Differenzverstärker braucht, oder nicht hängt davon ab wie der Sensor mit Stromausgang gespeist wird. Wenn man da keinen Fehler hat, geht es beim Stromsignal vom Sensor auch ohne Differenzverstärker.

    Den Differenzverstärker braucht man eher wenn das Sensormodul einen Spannungsausgang hat. Denn da kann ein Strom über die Masseleitung die Masse verschieben.
    Geändert von Manf (05.07.2011 um 07:33 Uhr)

  8. #8
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    Super! Vielen Dank Leute!

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