Anwendungsbeispiel: Wägezelle
Das folgende Beispiel zeigt den Anschluss einer Vollbrücke mit externer 10V-Versorgung und die Berechnung des Gewichtswertes in der Steuerung.
Anschluss der Wägezelle
Zur Versorgung der 350 Ω-Vollbrücke wird die Netzteilklemme EL9510 mit 10 V verwendet. Die Vollbrücke wird daher mit UV = 10 V versorgt. Durch den Stromfluss kommt es zu einem Spannungsabfall auf den Zuleitungen (rot, dunkelblau) bis zur Messbrücke, so dass URef < UV auf den Sense-Leitungen (orange, hellblau) zur EL3351 zurückkommt. Da URef und UDiff die „wahren“ an der Messbrücke wirkenden Spannungen sind, müssen diese gemessen und für die rechnerische Auswertung herangezogen werden.
Parallelschaltung von Wägezellen Werden mehrere Wägezellen parallel an die EL3351 angeschlossen und die interne 5V-Versorgung verwendet, ist die Gesamtstromaufnahme zu beachten. Sie darf den spezifizierten maximalen Ausgangsstrom nicht überschreiten. Es dürfen nur entsprechend abgeglichene und für diesen Betrieb zugelassene Wägezellen verwendet werden. |
Weitere Berechnung in der Steuerung (TwinCAT)
Kalibrierung des Systems Vor der Messwertberechnung ist aufgrund der Toleranzen der Wägezellen/Kraftaufnehmer eine Kalibrierung des Gesamtsystems erforderlich. Diese Kalibrierung muss mit einem Referenzgewicht durchgeführt werden! |
UDiff und URef werden als INT-Werte über die EtherCAT Prozessdaten der EL3351 zur Steuerung transportiert. Die Spannungswerte sind dort zu berechnen nach
UDiff [mV] = PDO “Ch. 1 valuedez" x (20 mV / 2147483647dez)
URef [V] = PDO “Ch. 2 valuedez" x (12 V / 2147483647dez)
Die Brutto-Gewichtsberechnung (inkl Waage Eigengewicht) erfolgt daraufhin nach
YR = (UDiff / URef) x (Emax / Cn)
mit
Name | Bezeichnung | Einheit |
---|---|---|
UDiff | Messsignal der Wägezelle (Differenzspannung), max. 12 V | [1] |
URef | Referenzsignal der Wägezelle (Versorgungsspannung), max. 20 mV | [1] |
Emax | Nennlast der Wägezelle, z.B. 50 kg | [1 kg] |
Cn | Kennwert der Wägezelle, z.B. 2,013 mV/V | [1 mV / V] |
Fallweise nötige korrigierende Eingriffe (Tara, Abgleich, Zero) sind dann steuerungsseitig auf YR vorzunehmen.
Konkretes Beispiel in Zahlen:
Daten des Sensors
- Kennwert Cn = 2 mV / V
- Nennlast Emax = 50 kg
- Speisespannung UV = 10 V
Gewichtsberechnung
Bei Volllast (Wägezelle wird mit 50 kg belastet) berechnet sich UDiff_max zu:
UDiff_max = URef_max x Cn = 10 V x 2 (mV / V) = 20 mV
Annahme: Bei G = 7 kg Last ist
UDiff = UDiff_max / Emax x G = 20 mV / 50 kg x 7 kg = 2,8 mV
Fiktive Messwerte
- Bridge: „value1“ (Inputs bridge) = 0x11EB7026 = 300.642.342dez
- Supply: „value2“ (Inputs supply) = 0x6AA9D8F2 = 1.789.516.018dez
Berechnung der Spannungen mit den Messwerten
UDiff = 300642342dez x (20 mV / 2147483647) = 2,79995 mV
URef = 1789516018dez x (12 V / 2147483647) = 9,9997 V
G = UDiff / URef x Emax / Cn = 2,79995 mV / 9,9997 V x 50 kg / 2(mV / V)) = 7,00009 kg