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 für kurze Leitungen z.B. 5 m
Im 3-Leiterbetrieb erhöhen die Zuleitungswiderstände den aus dem Messgerät sichtbaren Widerstand und reduzieren dadurch den messbaren Signalpegel, entsprechend steigt der Rauschanteil. Je länge die Zuleitung desto schwieriger wird das Signal auswertbar, eine theoretische Maximalleitungslänge gibt es nicht. - 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:
Abb.16: Anschluss der ViertelbrückeErläuterung:
- 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:
Abb.17: Zusammenhang zwischen UBridge/UExc und ∆R1Die 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 | |
inkl. 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 | |
Wiederholgenau- | 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. | ||
Temperaturko- | 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 | 0,4 %MBE = 4000 ppmMBE typ. | 0,8 %MBE = 8000 ppmMBE typ. | 1,6 %MBE = 16000 ppmMBE typ. | 3,2 %MBE = 32000 ppmMBE typ. | ||
Eingangs- | Differentiell | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | |
Common- | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | ||
Eingangs- | 3-Leiter |
| ||||
Differentiell | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | ||
Common- | 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 | |
Rausch- | < 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 | |
inkl. 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 | |
Wiederholgenau- | 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. | ||
Temperaturko- | 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 | 0,4 %MBE = 4000 ppmMBE typ. | 0,8 %MBE = 8000 ppmMBE typ. | 1,6 %MBE = 16000 ppmMBE typ. | 3,2 %MBE = 32000 ppmMBE typ. | ||
Eingangs- | Differentiell | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | |
Common- | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | ||
Eingangs- | 3-Leiter |
|
|
|
| |
Differentiell | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | ||
Common- | 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 | |
Rausch- | < 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 | |
inkl. 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 | |
Wiederholgenau- | 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. | ||
Temperaturko- | 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 | 0,4 %MBE = 4000 ppmMBE typ. | 0,8 %MBE = 8000 ppmMBE typ. | 1,6 %MBE = 16000 ppmMBE typ. | 3,2 %MBE = 32000 ppmMBE typ. | ||
Eingangs- | Differentiell | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | |
Common- | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | ||
Eingangs- | 3-Leiter | Eingang wird in diesem Modus nicht benutzt | ||||
Differentiell | tbd. | tbd. | tbd. | tbd. | ||
Common- | 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 | |
Rausch- | < 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.