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 U_V = 10 V versorgt. Durch den Stromfluss kommt es zu einem Spannungsabfall auf den Zuleitungen (rot, dunkelblau) bis zur Messbrücke, so dass U_Ref < U_V auf den Sense-Leitungen (orange, hellblau) zur EL3351 zurückkommt. Da U_Ref und U_Diff die „wahren“ an der Messbrücke wirkenden Spannungen sind, müssen diese gemessen und für die rechnerische Auswertung herangezogen werden.

Anwendungsbeispiel: Wägezelle 1: — Anschluss einer Wägezelle mit 10 V Versorgung über EL9510

	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!

U_Diff und U_Ref werden als INT-Werte über die EtherCAT Prozessdaten der EL3351 zur Steuerung transportiert. Die Spannungswerte sind dort zu berechnen nach

U_Diff [mV] = PDO “Ch. 1 value_dez" x (20 mV / 2147483647_dez)

U_Ref [V] = PDO “Ch. 2 value_dez" x (12 V / 2147483647_dez)

Die Brutto-Gewichtsberechnung (inkl Waage Eigengewicht) erfolgt daraufhin nach

Y_R = (U_Diff / U_Ref) x (E_max / C_n)

mit

Name	Bezeichnung	Einheit
U_Diff	Messsignal der Wägezelle (Differenzspannung), max. 12 V	[1]
U_Ref	Referenzsignal der Wägezelle (Versorgungsspannung), max. 20 mV	[1]
E_max	Nennlast der Wägezelle, z.B. 50 kg	[1 kg]
C_n	Kennwert der Wägezelle, z.B. 2,013 mV/V	[1 mV / V]

Fallweise nötige korrigierende Eingriffe (Tara, Abgleich, Zero) sind dann steuerungsseitig auf Y_R vorzunehmen.

Konkretes Beispiel in Zahlen:

Daten des Sensors

Kennwert C_n = 2 mV / V
Nennlast E_max = 50 kg
Speisespannung U_V = 10 V

Gewichtsberechnung

Bei Volllast (Wägezelle wird mit 50 kg belastet) berechnet sich U_{Diff_max} zu:

U_{Diff_max} = U_{Ref_max} x C_n = 10 V x 2 (mV / V) = 20 mV

Annahme: Bei G = 7 kg Last ist

U_Diff = U_{Diff_max} / E_max x G = 20 mV / 50 kg x 7 kg = 2,8 mV

Fiktive Messwerte

Bridge: „value1“ (Inputs bridge) = 0x11EB7026 = 300.642.342_dez
Supply: „value2“ (Inputs supply) = 0x6AA9D8F2 = 1.789.516.018_dez

Berechnung der Spannungen mit den Messwerten

U_Diff = 300642342_dez x (20 mV / 2147483647) = 2,79995 mV

U_Ref = 1789516018_dez x (12 V / 2147483647) = 9,9997 V

G = U_Diff / U_Ref x E_max / C_n = 2,79995 mV / 9,9997 V x 50 kg / 2(mV / V)) = 7,00009 kg