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.
- Daten gelten ab Produktion KW 21/ 2019 und für EPP3504-0023: HW04/ ERP3504-0022: HW06
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.
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 EPP3504/ ERP3504 verwenden eine interne Linearisierung, so dass die Ausgabe schon linearisiert erfolgt mit
da intern mit UExc‘ gerechnet wird.
Messung Modus | Messbrücke/DMS/StrainGauge/SG 1/4-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 |
Vorläufige Angaben:
Messung Modus | Messbrücke/DMS/StrainGauge/SG 1/4-Brücke 120 Ω 2/3-Leiter | |||||
---|---|---|---|---|---|---|
32 mV/V | 8 mV/V | 4 mV/V (comp.) 5) | 2 mV/V (comp.) 5) | |||
Grundgenauigkeit: Messabweichung bei 23°C, mit Mittelwertbildung, typ. 2) | ohne Offset | < ±0,052%MBE | < ±0,16%MBE | < ±0,32%MBE | < ±0,64%MBE | |
mit Offset | < ±0,2%MBE | < ±0,4%MBE | < ±0,8%MBE | < ±1,6%MBE | ||
Offset/Nullpunkt-Abweichung (bei 23°C) 4) | FOffset | < 1920 ppmMBE | < 7840 ppmMBE | < 15680 ppmMBE | < 31360 ppmMBE | |
Gain/Scale/Verstärkungs-Abweichung (bei 23°C) | FGain | < 320 ppm | < 880 ppm | < 1760 ppm | < 3520 ppm | |
Nichtlinearität über den gesamten Messbereich | FLin | < 400 ppmMBE | < 1300 ppmMBE | < 2600 ppmMBE | < 5200 ppmMBE | |
Wiederholgenauigkeit (bei 23°C) | FRep | < 50 ppmMBE | < 200 ppmMBE | < 400 ppmMBE | < 800 ppmMBE | |
Gleichtaktunterdrückung (ohne Filter) 3) | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | ||
Gleichtaktunterdrückung (mit 50 Hz FIR Filter) 3) | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | ||
Temperaturkoeffizient, typ. | TkGain | < 40 ppm/K | < 96 ppm/K | < 192 ppm/K | < 384 ppm/K | |
TkOffset | < 100 ppmMBE/K | < 360 ppmMBE/K | < 720 ppmMBE/K | < 1440 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. |
Rauschen (mit/ ohne Filterung)/ vorläufige Angaben:
Messung Modus | Messbrücke/DMS/StrainGauge/SG 1/4-Brücke 120 Ω 2/3-Leiter | ||||
---|---|---|---|---|---|
32 mV/V | 8 mV/V | 4 mV/V (comp.) 5) | 2 mV/V (comp.) 5) | ||
Rauschen (ohne Filterung, bei 23°C) | FNoise, PtP | < 285,0 ppmMBE | < 1000,0 ppmMBE | < 2000,0 ppmMBE | < 4000,0 ppmMBE |
FNoise, RMS | < 50,0 ppmMBE | < 150,0 ppmMBE | < 300,0 ppmMBE | < 600,0 ppmMBE | |
Max. SNR | > 86,0 dB | > 76,5 dB | > 70,5 dB | > 64,4 dB | |
Rauschdichte@1kHz | < 0,02 | < 0,02 | < 0,02 | < 0,02 | |
Rauschen (mit 50 Hz FIR Filter, bei 23°C) | FNoise, PtP | < 20,0 ppmMBE | < 60,0 ppmMBE | < 120,0 ppmMBE | < 240,0 ppmMBE |
FNoise, RMS | < 4,0 ppmMBE | < 12,0 ppmMBE | < 24,0 ppmMBE | < 48,0 ppmMBE | |
Max. SNR | > 108,0 dB | > 98,4 dB | > 92,4 dB | > 86,4 dB |
Messung Modus | Messbrücke/DMS/StrainGauge/SG 1/4-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 |
Vorläufige Angaben:
Messung Modus | Messbrücke/DMS/StrainGauge/SG 1/4-Brücke 350 Ω 2/3-Leiter | |||||
---|---|---|---|---|---|---|
32 mV/V | 8 mV/V | 4 mV/V (comp.) 5) | 2 mV/V (comp.) 5) | |||
Grundgenauigkeit: Messabweichung bei 23°C, mit Mittelwertbildung, typ. 2) | ohne Offset | < ±0,044%MBE | < ±0,16%MBE | < ±0,32%MBE | < ±0,64%MBE | |
mit Offset | < ±0,2%MBE | < ±0,4%MBE | < ±0,8%MBE | < ±1,6%MBE | ||
Offset/Nullpunkt-Abweichung (bei 23°C) 4) | FOffset | < 1940 ppmMBE | < 7840 ppmMBE | < 15680 ppmMBE | < 31360 ppmMBE | |
Gain/Scale/Verstärkungs-Abweichung (bei 23°C) | FGain | < 240 ppm | < 760 ppm | < 1520 ppm | < 3040 ppm | |
Nichtlinearität über den gesamten Messbereich | FLin | < 360 ppmMBE | < 1500 ppmMBE | < 3000 ppmMBE | < 6000 ppmMBE | |
Wiederholgenauigkeit (bei 23°C) | FRep | < 50 ppmMBE | < 200 ppmMBE | < 400 ppmMBE | < 800 ppmMBE | |
Gleichtaktunterdrückung (ohne Filter) 3) | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | ||
Gleichtaktunterdrückung (mit 50 Hz FIR Filter) 3) | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | ||
Temperaturkoeffizient, typ. | TkGain | < 24 ppm/K | < 100 ppm/K | < 200 ppm/K | < 400 ppm/K | |
TkOffset | < 60 ppmMBE/K | < 220 ppmMBE/K | < 440 ppmMBE/K | < 880 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. |
Rauschen (mit/ ohne Filterung)/ vorläufige Angaben:
Messung Modus | Messbrücke/DMS/StrainGauge/SG 1/4-Brücke 350 Ω 2/3-Leiter | ||||
---|---|---|---|---|---|
| 32 mV/V | 8 mV/V | 4 mV/V (comp.) 5) | 2 mV/V (comp.) 5) | |
Rauschen (ohne Filterung, bei 23°C) | FNoise, PtP | < 290,0 ppmMBE | < 1000,0 ppmMBE | < 2000,0 ppmMBE | < 4000,0 ppmMBE |
FNoise, RMS | < 50,0 ppmMBE | < 160,0 ppmMBE | < 320,0 ppmMBE | < 640,0 ppmMBE | |
Max. SNR | > 86,0 dB | > 75,9 dB | > 69,9 dB | > 63,9 dB | |
Rauschdichte@1kHz | < 0,02 | < 0,02 | < 0,02 | < 0,02 | |
Rauschen (mit 50 Hz FIR Filter, bei 23°C) | FNoise, PtP | < 15,0 ppmMBE | < 50,0 ppmMBE | < 100,0 ppmMBE | < 200,0 ppmMBE |
FNoise, RMS | < 3,0 ppmMBE | < 9,0 ppmMBE | < 18,0 ppmMBE | < 36,0 ppmMBE | |
Max. SNR | > 110,5 dB | > 100,9 dB | > 94,9 dB | > 88,9 dB |
Messung Modus | Messbrücke/DMS/StrainGauge/SG 1/4-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 |
Vorläufige Angaben:
Messung Modus | Messbrücke/DMS/StrainGauge/SG 1/4-Brücke 1 kΩ 2/3-Leiter | |||||
---|---|---|---|---|---|---|
| 32 mV/V | 8 mV/V | 4 mV/V (comp.) 5) | 2 mV/V (comp.) 5) | ||
Grundgenauigkeit: Messabweichung bei 23°C, mit Mittelwertbildung, typ. 2) | ohne Offset | < ±0,04%MBE | < ±0,13%MBE | < ±0,26%MBE | < ±0,52%MBE | |
mit Offset | < ±0,2%MBE | < ±0,4%MBE | < ±0,8%MBE | < ±1,6%MBE | ||
Offset/Nullpunkt-Abweichung (bei 23°C) 4) | FOffset | < 1960 ppmMBE | < 7880 ppmMBE | < 15760 ppmMBE | < 31520 ppmMBE | |
Gain/Scale/Verstärkungs-Abweichung (bei 23°C) | FGain | < 210 ppm | < 610 ppm | < 1220 ppm | < 2440 ppm | |
Nichtlinearität über den gesamten Messbereich | FLin | < 330 ppmMBE | < 1120 ppmMBE | < 2240 ppmMBE | < 4480 ppmMBE | |
Wiederholgenauigkeit (bei 23°C) | FRep | < 50 ppmMBE | < 240 ppmMBE | < 480 ppmMBE | < 960 ppmMBE | |
Gleichtaktunterdrückung (ohne Filter) 3) | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | ||
Gleichtaktunterdrückung (mit 50 Hz FIR Filter) 3) | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | ||
Temperaturkoeffizient, typ. | TkGain | < 26 ppm/K | < 50 ppm/K | < 100 ppm/K | < 200 ppm/K | |
TkOffset | < 120 ppmMBE/K | < 460 ppmMBE/K | < 920 ppmMBE/K | < 1840 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 | Eingang wird in diesem Modus nicht benutzt | ||||
Differentiell | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | ||
CommonMode | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. |
Rauschen (mit/ ohne Filterung)/ vorläufige Angaben:
Messung Modus | Messbrücke/DMS/StrainGauge/SG 1/4-Brücke 1 kΩ 2/3-Leiter | ||||
---|---|---|---|---|---|
| 32 mV/V | 8 mV/V | 4 mV/V (comp.) 5) | 2 mV/V (comp.) 5) | |
Rauschen (ohne Filterung, bei 23°C) | FNoise, PtP | < 350,0 ppmMBE | < 820,0 ppmMBE | < 1640,0 ppmMBE | < 3280,0 ppmMBE |
FNoise, RMS | < 70,0 ppmMBE | < 140,0 ppmMBE | < 280,0 ppmMBE | < 560,0 ppmMBE | |
Max. SNR | > 83,1 dB | > 77,1 dB | > 71,1 dB | > 65,0 dB | |
Rauschdichte@1kHz | < 0,03 | < 0,02 | < 0,02 | < 0,02 | |
Rauschen (mit 50 Hz FIR Filter, bei 23°C) | FNoise, PtP | < 85,0 ppmMBE | < 48,0 ppmMBE | < 96,0 ppmMBE | < 192,0 ppmMBE |
FNoise, RMS | < 14,0 ppmMBE | < 8,0 ppmMBE | < 16,0 ppmMBE | < 32,0 ppmMBE | |
Max. SNR | > 97,1 dB | > 101,9 dB | > 95,9 dB | > 89,9 dB |
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.
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.
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 Box in Halb- oder gar Vollbrücke verwendet wird, kann die Temperaturempfindlichkeit der Box und somit des Messaufbaus verringert werden.