Messung SG 1/4-Bridge (Viertelbrücke) 2/3-Leiter-Anschluss
Hinweise
- Die Viertelbrückenmessung im 2‑Leiter-Betrieb wird praktisch nicht empfohlen. Die üblichen Kupferzuleitungen gehen mit ihrem eigenen Widerstand (z.B. ~17 mΩ/m bei 1 mm² Litze) und ihrer sehr hohen Temperaturempfindlichkeit (~4000 ppm/K, ~0,4%/K) wesentlich in die Rechnung mit ein und können nur durch fortwährenden Offset- und Gain-Abgleich korrigiert werden. Es sollte nur im 3-Leiter-Betrieb gearbeitet werden.
- Angaben gelten für 5 V Erregung.
Bei geringerer Erregungsspannung verschlechtert sich die Spezifikation, detaillierte Angaben liegen Beckhoff dazu nicht vor.
Ist aus Gründen der Sensorselbsterwärmung eine geringere Erregungsspannung gewünscht, kann bei nicht-kontinuierlichen Messungen die Erregungsspannung temporär ein/ausgeschaltet werden (getakteter Betrieb). Das Ein/Ausschalten muss aus der Steuerung per ADS Zugriff auf das CoE 0x80n0:02 erfolgen. - Angaben gelten nur bei Verwendung von Aderendhülsen und für Querschnitte >= 0,5 mm². Bei kleineren Querschnitten ist mit erhöhten Übergangswiderständen zu rechnen.
- Das wiederholte Ein/Ausstecken der PushIn-Stecker ist im Viertelbrückenbetrieb zu vermeiden da sich der Übergangswiderstand erhöhen kann.
- Integrierte Speisung: 2…5V einstellbar, max. Versorgung/Excitation 21 mA (interne elektronische Überlastsicherung).
Hinweis: effektiv liegt an der Viertelbrücke wegen der intern geschalteten Brückenergänzung nur die halbe Spannung an.
Zur Berechnung der Viertelbrücke:

Erläuterung:
- R1: externer Viertelbrückenwiderstand, nominell 120/350/1000 Ω
- R2: interner Ergänzungswiderstand, wird nach der CoE Einstellung „Interface“ betragsgleich zu R1 gesetzt, beträgt demnach ebenfalls 120, 350 oder 1000 Ω
- R3, R4: hochohmige interne Brückenergänzungswiderstände, belasten die interne Versorgung also nicht wesentlich
- Rs: schaltbarer Shunt-Widerstand
- SW: interner Schalter für 2/3-Leiter-Betrieb; offen: 3-Leiter-Betrieb
Der Zusammenhang zur Dehnung (µStrain, µε) ist wie folgt:

Bei der Viertelbrücke ist immer N = 1.
Der Zusammenhang zwischen UBridge/UExc und ∆R1 ist nicht-linear:

Die ELM350x verwenden eine interne Linearisierung, so dass die Ausgabe schon linearisiert erfolgt mit
da intern mit UExc‘ gerechnet wird.
Messung Modus | Messbrücke/DMS/StrainGauge/SG ¼-Brücke 120 Ω 2/3-Leiter | |||
---|---|---|---|---|
| 32 mV/V | 8 mV/V | 4 mV/V (comp.) 5) | 2 mV/V (comp.) 5) |
Messbereich, nominell | ±32 mV/V [entspricht ±64.000 µε bei K=2] 120 ± 15,36 Ω | ±8 mV/V [entspricht ±16.000 µε bei K=2] 120 ± 3,84 Ω | ±4 mV/V [entspricht ±8.000 µε bei K=2] 120 ± 1,92 Ω | ±2 mV/V [entspricht ±4.000 µε bei K=2] 120 ± 0,96 Ω |
Messbereich, Endwert (MBE) | 32 mV/V | 8 mV/V | 4 mV/V | 2 mV/V |
Messbereich, technisch nutzbar | ±34,359… mV/V | ±8,589… mV/V | ±4,294… mV/V | ±2,147… mV/V |
PDO Auflösung | 24 Bit (inkl. Vorzeichen) | |||
PDO LSB (Extended Range) | 0,128 ppm | 0,128 ppm | 0,128 ppm | 0,128 ppm |
PDO LSB (Legacy Range) | 0,119… ppm | 0,119… ppm | 0,119… ppm | 0,119… ppm |
Spezifische Angaben
Messung Modus | Messbrücke/DMS/StrainGauge/SG ¼-Brücke 120 Ω 2/3-Leiter | ||||
---|---|---|---|---|---|
| 32 mV/V | 8 mV/V | 4 mV/V 5) (comp.) | 2 mV/V 5) (comp.) | |
Grundgenauigkeit: Messabweichung bei 23°C, mit Mittelwertbildung, typ. 2) | ohne Offset | < ±0,026 %MBE | < ±0,08 %MBE | < ±0,16 %MBE | < ±0,32 %MBE |
inkl. Offset | < ±0,1 %MBE | < ±0,4 %MBE | < ±0,8 %MBE | < ±1,6 %MBE | |
Erweiterte Grundgenauigkeit: Messabweichung bei 0…55°C, mit Mittelwertbildung, typ. 2) 6) | ohne Offset | < ±0,1745 %MBE | < ±0,6015 %MBE | < ±1,203 %MBE | < ±2,406 %MBE |
inkl. Offset | < ±0,1995 %MBE | < ±0,718 %MBE | < ±1,436 %MBE | < ±2,872 %MBE | |
Offset/Nullpunkt-Abweichung (bei 23°C) 4) | FOffset | < 960 ppmMBE | < 3920 ppmMBE | < 7840 ppmMBE | < 15680 ppmMBE |
Gain/Scale/Verstärkungs-Abweichung (bei 23°C) | FGain | < 160 ppm | < 520 ppm | < 1040 ppm | < 2080 ppm |
Nichtlinearität über den gesamten Messbereich | FLin | < 200 ppmMBE | < 600 ppmMBE | < 1200 ppmMBE | < 2400 ppmMBE |
Wiederholgenauigkeit, über 24 h, mit Mittelwertbildung | FRep | < 25 ppmMBE | < 100 ppmMBE | < 200 ppmMBE | < 400 ppmMBE |
Rauschen (ohne Filterung, bei 23°C) | FNoise, PtP | < tbd. ppmMBE | < tbd. ppmMBE | < tbd. ppmMBE | < tbd. ppmMBE |
FNoise, RMS | < tbd. ppmMBE | < tbd. ppmMBE | < tbd. ppmMBE | < tbd. ppmMBE | |
Max. SNR | > tbd. dB | > tbd. dB | > tbd. dB | > tbd. dB | |
Rauschdichte@1kHz | < tbd. | < tbd. | < tbd. | < tbd. | |
Rauschen (mit 50 Hz FIR Filter, bei 23°C) | FNoise, PtP | < tbd. ppmMBE | < tbd. ppmMBE | < tbd. ppmMBE | < tbd. ppmMBE |
FNoise, RMS | < tbd. ppmMBE | < tbd. ppmMBE | < tbd. ppmMBE | < tbd. ppmMBE | |
Max. SNR | > tbd. dB | > tbd. dB | > tbd. dB | > tbd. dB | |
Gleichtaktunterdrückung (ohne Filterung) 3) | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | |
Gleichtaktunterdrückung (mit 50 Hz FIR Filter) 3) | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | |
Temperaturkoeffizient, typ. | TkGain | < 20 ppm/K | < 48 ppm/K | < 96 ppm/K | < 192 ppm/K |
TkOffset | < 50 ppmMBE /K | < 180 ppmMBE /K | < 360 ppmMBE /K | < 720 ppmMBE /K | |
Größte kurzzeitige Abweichung während einer festgelegten elektrischen Störprüfung | tbd. %MBE
| tbd. %MBE
| tbd. %MBE
| tbd. %MBE
| |
Eingangsimpedanz ±Input 1 | Differentiell | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. |
CommonMode | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | |
Eingangsimpedanz ±Input 2 | 3-Leiter |
|
|
|
|
Differentiell | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | |
CommonMode | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. |
Messung Modus | Messbrücke/DMS/StrainGauge/SG ¼-Brücke 350 Ω 2/3-Leiter | |||
---|---|---|---|---|
| 32 mV/V | 8 mV/V | 4 mV/V (comp.) 5) | 2 mV/V (comp.) 5) |
Messbereich, nominell | ±32 mV/V [entspricht ±64.000 µε bei K=2] 350 ± 44,8 Ω | ±8 mV/V [entspricht ±16.000 µε bei K=2] 350 ± 11,2 Ω | ±4 mV/V [entspricht ±8.000 µε bei K=2] 350 ± 5,6 Ω | ±2 mV/V [entspricht ±4.000 µε bei K=2] 350 ± 2,8 Ω |
Messbereich, Endwert (MBE) | 32 mV/V | 8 mV/V | 4 mV/V | 2 mV/V |
Messbereich, technisch nutzbar | ±34,359… mV/V | ±8,589… mV/V | ±4,294… mV/V | ±2,147… mV/V |
PDO Auflösung | 24 Bit (inkl. Vorzeichen) | |||
PDO LSB (Extended Range) | 0,128 ppm | 0,128 ppm | 0,128 ppm | 0,128 ppm |
PDO LSB (Legacy Range) | 0,119… ppm | 0,119… ppm | 0,119… ppm | 0,119… ppm |
Spezifische Angaben
Messung Modus | Messbrücke/DMS/StrainGauge/SG ¼-Brücke 350 Ω 2/3-Leiter | ||||
---|---|---|---|---|---|
| 32 mV/V | 8 mV/V | 4 mV/V 5) (comp.) | 2 mV/V 5) (comp.) | |
Grundgenauigkeit: Messabweichung bei 23°C, mit Mittelwertbildung, typ. 2) | ohne Offset | < ±0,022 %MBE | < ±0,08 %MBE | < ±0,16 %MBE | < ±0,32 %MBE |
inkl. Offset | < ±0,1 %MBE | < ±0,4 %MBE | < ±0,8 %MBE | < ±1,6 %MBE | |
Erweiterte Grundgenauigkeit: Messabweichung bei 0…55°C, mit Mittelwertbildung, typ. 2) 6) | ohne Offset | < ±0,106 %MBE | < ±0,395 %MBE | < ±0,79 %MBE | < ±1,5795 %MBE |
inkl. Offset | < ±0,144 %MBE | < ±0,5565 %MBE | < ±1,113 %MBE | < ±2,2255 %MBE | |
Offset/Nullpunkt-Abweichung (bei 23°C) 4) | FOffset | < 970 ppmMBE | < 3920 ppmMBE | < 7840 ppmMBE | < 15680 ppmMBE |
Gain/Scale/Verstärkungs-Abweichung (bei 23°C) | FGain | < 120 ppm | < 440 ppm | < 880 ppm | < 1760 ppm |
Nichtlinearität über den gesamten Messbereich | FLin | < 180 ppmMBE | < 650 ppmMBE | < 1300 ppmMBE | < 2600 ppmMBE |
Wiederholgenauigkeit, über 24 h, mit Mittelwertbildung | FRep | < 25 ppmMBE | < 100 ppmMBE | < 200 ppmMBE | < 400 ppmMBE |
Rauschen (ohne Filterung, bei 23°C) | FNoise, PtP | < tbd. ppmMBE | < tbd. ppmMBE | < tbd. ppmMBE | < tbd. ppmMBE |
FNoise, RMS | < tbd. ppmMBE | < tbd. ppmMBE | < tbd. ppmMBE | < tbd. ppmMBE | |
Max. SNR | > tbd. dB | > tbd. dB | > tbd. dB | > tbd. dB | |
Rauschdichte@1kHz | < tbd. | < tbd. | < tbd. | < tbd. | |
Rauschen (mit 50 Hz FIR Filter, bei 23°C) | FNoise, PtP | < tbd. ppmMBE | < tbd. ppmMBE | < tbd. ppmMBE | < tbd. ppmMBE |
FNoise, RMS | < tbd. ppmMBE | < tbd. ppmMBE | < tbd. ppmMBE | < tbd. ppmMBE | |
Max. SNR | > tbd. dB | > tbd. dB | > tbd. dB | > tbd. dB | |
Gleichtaktunterdrückung (ohne Filterung) 3) | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | |
Gleichtaktunterdrückung (mit 50 Hz FIR Filter) 3) | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | |
Temperaturkoeffizient, typ. | TkGain | < 12 ppm/K | < 50 ppm/K | < 100 ppm/K | < 200 ppm/K |
TkOffset | < 30 ppmMBE /K | < 110 ppmMBE /K | < 220 ppmMBE /K | < 440 ppmMBE /K | |
Größte kurzzeitige Abweichung während einer festgelegten elektrischen Störprüfung | tbd. %MBE
| tbd. %MBE
| tbd. %MBE
| tbd. %MBE
| |
Eingangsimpedanz ±Input 1 | Differentiell | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. |
CommonMode | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | |
Eingangsimpedanz ±Input 2 | 3-Leiter |
|
|
|
|
Differentiell | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | |
CommonMode | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. |
Messung Modus | Messbrücke/DMS/StrainGauge/SG ¼-Brücke 1 kΩ 2/3-Leiter | |||
---|---|---|---|---|
| 32 mV/V | 8 mV/V | 4 mV/V (comp.) 5) | 2 mV/V (comp.) 5) |
Messbereich, nominell | ±32 mV/V [entspricht ±64.000 µε bei K=2] 1000 ± 128 Ω | ±8 mV/V [entspricht ±16.000 µε bei K=2] 1000 ± 32 Ω | ±4 mV/V [entspricht ±8.000 µε bei K=2] 1000 ± 16 Ω | ±2 mV/V [entspricht ±4.000 µε bei K=2] 1000 ± 8 Ω |
Messbereich, Endwert (MBE) | 32 mV/V 128 Ω | 8 mV/V 32 Ω | 4 mV/V 16 Ω | 2 mV/V 8 Ω |
Messbereich, technisch nutzbar | ±34,359… mV/V | ±8,589… mV/V | ±4,294… mV/V | ±2,147… mV/V |
PDO Auflösung | 24 Bit (inkl. Vorzeichen) | |||
PDO LSB (Extended Range) | 0,128 ppm | 0,128 ppm | 0,128 ppm | 0,128 ppm |
PDO LSB (Legacy Range) | 0,119… ppm | 0,119… ppm | 0,119… ppm | 0,119… ppm |
Spezifische Angaben
Messung Modus | Messbrücke/DMS/StrainGauge/SG ¼-Brücke 1 kΩ 2/3-Leiter | ||||
---|---|---|---|---|---|
| 32 mV/V | 8 mV/V | 4 mV/V 5) (comp.) | 2 mV/V 5) (comp.) | |
Grundgenauigkeit: Messabweichung bei 23°C, mit Mittelwertbildung, typ. 2) | ohne Offset | < ±0,02 %MBE | < ±0,065 %MBE | < ±0,13 %MBE | < ±0,26 %MBE |
inkl. Offset | < ±0,1 %MBE | < ±0,4 %MBE | < ±0,8 %MBE | < ±1,6 %MBE | |
Erweiterte Grundgenauigkeit: Messabweichung bei 0…55°C, mit Mittelwertbildung, typ. 2) 6) | ohne Offset | < ±0,1975 %MBE | < ±0,7435 %MBE | < ±1,4865 %MBE | < ±2,973 %MBE |
inkl. Offset | < ±0,2205 %MBE | < ±0,8415 %MBE | < ±1,683 %MBE | < ±3,366 %MBE | |
Offset/Nullpunkt-Abweichung (bei 23°C) 4) | FOffset | < 980 ppmMBE | < 3940 ppmMBE | < 7880 ppmMBE | < 15760 ppmMBE |
Gain/Scale/Verstärkungs-Abweichung (bei 23°C) | FGain | < 105 ppm | < 305 ppm | < 610 ppm | < 1220 ppm |
Nichtlinearität über den gesamten Messbereich | FLin | < 165 ppmMBE | < 560 ppmMBE | < 1120 ppmMBE | < 2240 ppmMBE |
Wiederholgenauigkeit, über 24 h, mit Mittelwertbildung | FRep | < 25 ppmMBE | < 120 ppmMBE | < 240 ppmMBE | < 480 ppmMBE |
Rauschen (ohne Filterung, bei 23°C) | FNoise, PtP | < tbd. ppmMBE | < tbd. ppmMBE | < tbd. ppmMBE | < tbd. ppmMBE |
FNoise, RMS | < tbd. ppmMBE | < tbd. ppmMBE | < tbd. ppmMBE | < tbd. ppmMBE | |
Max. SNR | > tbd. dB | > tbd. dB | > tbd. dB | > tbd. dB | |
Rauschdichte@1kHz | < tbd. | < tbd. | < tbd. | < tbd. | |
Rauschen (mit 50 Hz FIR Filter, bei 23°C) | FNoise, PtP | < tbd. ppmMBE | < tbd. ppmMBE | < tbd. ppmMBE | < tbd. ppmMBE |
FNoise, RMS | < tbd. ppmMBE | < tbd. ppmMBE | < tbd. ppmMBE | < tbd. ppmMBE | |
Max. SNR | > tbd. dB | > tbd. dB | > tbd. dB | > tbd. dB | |
Gleichtaktunterdrückung (ohne Filterung) 3) | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | |
Gleichtaktunterdrückung (mit 50 Hz FIR Filter) 3) | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | |
Temperaturkoeffizient, typ. | TkGain | < 13 ppm/K | < 25 ppm/K | < 50 ppm/K | < 100 ppm/K |
TkOffset | < 60 ppmMBE /K | < 230 ppmMBE /K | < 460 ppmMBE /K | < 920 ppmMBE /K | |
Größte kurzzeitige Abweichung während einer festgelegten elektrischen Störprüfung | tbd. %MBE
| tbd. %MBE
| tbd. %MBE
| tbd. %MBE
| |
Eingangsimpedanz ±Input 1 | Differentiell | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. |
CommonMode | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | |
Eingangsimpedanz ±Input 2 | 3-Leiter |
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Differentiell | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | |
CommonMode | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. |
2) Bei der realen Brückenmessung wird meist ein Offset-Abgleich nach Installation durchgeführt. Die gegebene Offset-Spezifikation der Klemme spielt damit praktisch keine Rolle mehr. Deshalb sind hier Spezifikationswerte mit und ohne Offset-Anteil angegeben. Praktisch kann der Offset-Anteil durch die Funktionen Tara als auch ZeroOffset der Klemme oder eine übergeordnete Tara-Funktion in der Steuerung eliminiert werden. Die Offset-Abweichung einer Brückenmessung über die Zeit kann sich ändern, deshalb empfiehlt Beckhoff einen regelmäßigen Offset-Abgleich oder eine aufmerksame Beobachtung der Veränderung.
3) Werte beziehen sich auf eine Gleichtaktstörung zwischen SGND und internem GND.
4) Die Offset-Spezifikation gilt nicht im 2-Leiter-Betrieb, da hier geräteseitig der Offset erhöht ist. Es wird deshalb ein anlagenseitiger Offset-Abgleich empfohlen, siehe Tara- oder Zero-Offset-Funktion. Die final erzielbare Grundgenauigkeit im 2-Leiter-Betrieb ist wesentlich von der Qualität dieses anlagenseitigen Offset-Abgleichs abhängig.
5) Der Kanal misst elektrisch auf 8 mV/V, stellt aber seinen Messwert skaliert auf 2 bzw. 4 mV/V dar. Die Compensated-Funktion ermöglicht die Messung kleiner Pegel auch bei hohem Offset-Anteil.
6) Berechneter Wert nach Formel in Kapitel „Allgemeines zur Messgenauigkeit/Messunsicherheit“ zur schnellen Abschätzung der Einsetzbarkeit über den angegebenen Umgebungstemperaturbereich im Betrieb (Tambient). Im realen Einsatz z.B. bei relativ konstanter Umgebungstemperatur Tambient wird eine geringere (bessere) erzielbare Unsicherheit erreicht, eine spezifische Berechnung nach Kapitel „Allgemeines zur Messgenauigkeit/Messunsicherheit“ wird empfohlen, insbesondere wenn das Gerät einen weiteren Umgebungstemperaturbereich im Betrieb als 0…55°C zulässt.
Hinweis | |
Übergangswiderstände der Anschlusskontakte Die Übergangswiderstände der Anschlusskontakte beeinflussen den Messvorgang. Durch einen anwenderseitigen Abgleich bei gesteckter Signalverbindung kann die Messgenauigkeit weiter erhöht werden. |
Wenn statt der internen Ergänzungswiderstände für Viertelbrückenbetrieb ein externer, temperaturstabilerer Ergänzungswiderstand bei Betrieb der Klemme in Halb- oder gar Vollbrücke verwendet wird, kann die Temperaturempfindlichkeit der Klemme und somit des Messaufbaus verringert werden.