Messung SG 1/1-Bridge (Vollbrücke) 4/6-Leiter-Anschluss
Einige Hinweise zur EPP3504-0023 Vollbrückenmessung:
Der Messbereich nominell/technisch wird hier in „mV/V“ angegeben, wobei eine maximale Versorgungsspannung von 5 V zulässig ist. Maximal ist also für die Brückenspannung ein nomineller Messbereich von ±32 mV/V ⋅ 5 V = ±160 mV nutzbar, entsprechend sind die internen Schaltungen ausgelegt.
Die interne Messung erfolgt ratiometrisch, d.h. die Speise- und die Brückenspannung werden nicht absolut gemessen, sondern als Verhältnis erfasst.
Zur Speisung kann die integrierte Versorgung genutzt werden. Eine externe Versorgung ist zulässig wenn 5 V nicht überstiegen werden.
Die Box verfügt über „echte“ und „compensated“ Messbereiche:
- Ein „echter“ Messbereich misst elektrisch wie angegeben z.B. im Bereich 4 mV/V.
- Ein „compensated“ Messbereich hilft bei Anwendungen mit kleinem Signal (Amplitude) und gleichzeitig hohem Offsetanteil. Er misst in einem festen elektrischen Bereich (unterliegt also dessen elektrischer Spezifikation) und führt einen „digitalen Zoom“ durch, erhöht also die Auflösung. Der Offset muss durch die integrierte ZeroOffset-Funktion der Box eliminiert werden.
Im Folgenden ist die Spezifikation im 6-Leiter-Anschluss gegeben, externe Leitungswiderstände werden durch den 6-Leiter-Anschluss kompensiert und die Vollbrücke wird direkt vom Messkanal erfasst.
Im 4-Leiter-Anschluss leistet die Box grundsätzlich die gleiche Spezifikation, allerdings wird Ihre Sicht auf die angeschlossene Vollbrücke durch die unklaren und temperaturabhängigen Zuleitungswiderstände in Kabeln und Steckern getrübt. Insofern wird das Gesamtsystem „Vollbrücke + Zuleitungen + Messkanal“ praktisch nicht die u.a. Spezifikationswerte erreichen können.
Die Zuleitungswiderstände (Kabel, Steckverbinder, ...) wirken sich insbesondere auf den Gain-Fehler aus, auch in Abhängigkeit von der Temperatur. Der Gain-Fehler kann abgeschätzt werden durch:
(R+uv (1 + ∆T ⋅ TkCu) + R-uv(1 + ∆T ⋅ TkCu) )/Rnom mit TkCu~3930 ppm/K, Rnom
z.B. 350 Ω und R+uv bzw. R-uv Zuleitungswiderstände.
Die Verwendung des Messkanals im 6-Leiter-Anschluss wird empfohlen, insbesondere wenn erhebliche Widerstände wie ein Blitzstrom-Ableiter in die Leitung gesetzt werden.
Durch einen anwenderseitigen Abgleich mit angeschlossenem Brückensensor kann die Messunsicherheit in Bezug auf Verstärkungs(Gain)- und Offset-Fehler deutlich reduziert werden.
Mit dem integrierten schaltbaren Shunt-Widerstand kann eine vorausberechenbare Verstimmung erzeugt werden bzw. daraus bei Abweichung ein Korrekturfaktor.
Hinweis: Angaben gelten für 5 V DMS Erregung und symmetrische 350R DMS.
Hinweis: Daten gelten ab Produktion KW01/ 2019 und
- für EPP3504-0023: HW04/ ERP3504-0022: HW06
Zur Berechnung der Vollbrücke:
Der Zusammenhang zur Dehnung (µStrain, µε) ist wie folgt:
Messung Modus | Messbrücke/DMS/StrainGauge/SG 1/1-Bridge 4/6-Leiter | |||||
---|---|---|---|---|---|---|
| 32 mV/V | 8 mV/V
| 4 mV/V | 2 mV/V | 4 mV/V (comp.) 5)
| 2 mV/V (comp.) 5) |
Integrierte Speisung | 1…5V Einstellbar, Max. Versorgung/Excitation 21 mA (interne elektronische Überlastsicherung) somit | |||||
Messbereich, nominell | -32 … +32 mV/V | -8 … +8 mV/V | -4 … +4 mV/V | -2 … +2 mV/V | -4 … +4 mV/V | -2 … +2 mV/V |
Messbereich, Endwert (MBE) | 32 mV/V | 8 mV/V | 4 mV/V | 2 mV/V | 4 mV/V | 2 mV/V |
Messbereich, technisch nutzbar | -34,359 … +34,359 mV/V | -8,590 … +8,590 mV/V | -4,295 … +4,295 mV/V | -2,147 … +2,147 mV/V | -4,295 … +4,295 mV/V | -2,147 … +2,147 mV/V |
PDO Auflösung | 24 Bit (inkl. Vorzeichen) | |||||
PDO LSB (Extended Range) | 0,128 ppm | |||||
PDO LSB (Legacy Range) | 0,119… ppm |
Vorläufige Angaben:
Messung Modus | Messbrücke/DMS/StrainGauge/SG 1/1-Bridge 4/6-Leiter | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
| 32 mV/V | 8 mV/V
| 4 mV/V | 2 mV/V | 4 mV/V (comp.) 5)
| 2 mV/V (comp.) 5) | |
Grund- | ohne Offset | < ±0,005 %MBE | < ±0,012 %MBE | < ±0,017 %MBE | < ±0,026 %MBE | < ±0,024 %MBE | < ±0,048 %MBE |
inkl. Offset | < ±0,015 %MBE | < ±0,03 %MBE | < ±0,06 %MBE | < ±0,12 %MBE | < ±0,06 %MBE | < ±0,12 %MBE | |
Offset/Nullpunkt-Abweichung (bei 23°C) | FOffset | < 140 ppmMBE | < 280 ppmMBE | < 560 ppmMBE | < 1160 ppmMBE | < 560 ppmMBE | < 1120 ppmMBE |
Gain/Scale/Verstärkungs-Abweichung (bei 23°C) | FGain | < 40 ppm | < 100 ppm | < 140 ppm | < 220 ppm | < 200 ppm | < 400 ppm |
Nichtlinearität über den gesamten Messbereich | FLin | < 30 ppmMBE | < 60 ppmMBE | < 90 ppmMBE | < 130 ppmMBE | < 120 ppmMBE | < 240 ppmMBE |
Wiederhol- | FRep | < 10 ppmMBE | < 20 ppmMBE | < 30 ppmMBE | < 40 ppmMBE | < 40 ppmMBE | < 80 ppmMBE |
Gleichtakt- | DC | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. |
50 Hz | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | |
1 kHz | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | |
Gleichtakt- | DC | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. |
50 Hz | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | |
1 kHz | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | |
Temperatur- | TkGain | < 2 ppm/K | < 4 ppm/K | < 6 ppm/K | < 10 ppm/K | < 8 ppm/K | < 16 ppm/K |
TkOffset | < 2,4 ppmMBE/K | < 10 ppmMBE/K | < 24 ppmMBE/K | < 50 ppmMBE/K | < 20 ppmMBE/K | < 40 ppmMBE/K | |
Größte kurzzeitige Abweichung während einer festgelegten elektrischen Störprüfung | 0,03 %MBE = 300 ppmMBE typ. | 0,06 %MBE = 600 ppmMBE typ. | 0,12 %MBE = 1200 ppmMBE typ. | 0,24 %MBE = 2400 ppmMBE typ. | 0,12 %MBE = 1200 ppmMBE typ. | 0,24 %MBE = 2400 ppmMBE typ. | |
Eingangs- | Differen- | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. |
Common- | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | |
Eingangs- | 4-Leiter | Eingang wird in diesem Modus nicht benutzt | |||||
Differen- | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | |
Common- | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. |
2) Bei der realen Brückenmessung wird meist ein Offset-Abgleich nach Installation durchgeführt. Die gegebene Offset-Spezifikation der Box 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 Box 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.
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.
Rauschen (mit/ ohne Filterung):
Messung Modus | Messbrücke/DMS/StrainGauge/SG 1/1-Bridge 4/6-Leiter | ||||
---|---|---|---|---|---|
| 32 mV/V | 8 mV/V | 4 mV/V | 2 mV/V | |
Rauschen (ohne Filterung, bei 23°C) | FNoise, PtP | < 85,0 ppmMBE | < 300,0 ppmMBE | < 600,0 ppmMBE | < 1200,0 ppmMBE |
FNoise, RMS | < 15,0 ppmMBE | < 50,0 ppmMBE | < 100,0 ppmMBE | < 200,0 ppmMBE | |
Max. SNR | > 96,5 dB | > 86,0 dB | > 80,0 dB | > 74,0 dB | |
Rausch- | < 6,79 | < 5,66 | < 5,66 | < 5,66 | |
Rauschen (mit 50 Hz FIR Filter, bei 23°C) | FNoise, PtP | < 12,0 ppmMBE | < 30,0 ppmMBE | < 60,0 ppmMBE | < 120,0 ppmMBE |
FNoise, RMS | < 2,0 ppmMBE | < 5,0 ppmMBE | < 10,0 ppmMBE | < 20,0 ppmMBE | |
Max. SNR | > 114,0 dB | > 106,0 dB | > 100,0 dB | > 94,0 dB |