Guten Tag,
in Sachen Elektrotechnik bin ich als Maschinenbauer nicht soo fit,
weshalb ich manche Problemstellungen mit meinem Wissen nicht bewerten
kann.
Folgendes Szenario:
Wir haben eine DMS-Vollbrücke, die wir in einer Werkzeugmaschine
angebracht haben und auswerten möchten. Diese Vollbrücke schließen wir
mit der 6-Leiter Technik an einen DMS Verstärker an. Dieser DMS
Verstärker wiederum wird an einen NI USB AD-Wandler angeschlossen, der
dann das digitalisierte Messsignal via USB an einen angeschlossenen PC
überträgt.
Der Abstand von Sensor zu PC beträgt jedoch 12 Meter.
Die Frage, die sich uns stellt ist nun, wo wir das lange Kabel hinbauen?
12 m USB fällt flach, da das im USB Standard nicht spezifiziert ist. Da
müssten wir auf Aktivverstärkte Lösungen zurückgreifen. Außerdem wird
dann noch ein weiteres Kabel für die Stromversorgung des Verstärkers
benötigt.
Eine andere Möglichkeit ist das 12 m Kabel in der Verbindung zwischen
DMS und Verstärker unterzubringen und dann eine Box mit Verstärker und
AD-Wandler auf dem Tisch neben dem PC stehen zu haben. Wäre die
eleganteste Lösung. Allerdings würde ich rein vom Bauchgefühl her sagen,
dass eine lange Leitung bei unverstärkten Sensorsignalen eher ungeeignet
ist. Kann mich da aber auch täuschen, vor allem weil ich im Internet
immer wieder lese, dass eine 6-Leiter Verbindung gerade dann vorteilhaft
ist.
Die letzte Möglichkeit ist, zwei "Boxen" aufzubauen. Eine in der Nähe
des Sensors in der der Verstärker sitzt. Dann haben wir ein kurzes
Sensorkabel. Die 12 m Kabel werden dann über 4 Adern
(Spannungsversorgung Verstärker und Messsignal) von diesem Verstärker zu
einer weiteren Box neben dem PC verlegt, in der dann der USB-AD-Wandler
steckt. Finde ich auch eine relativ gute Lösung. Meine Frage dabei ist
nun: Kann ich das verstärkte Messsignal zusammen mit der
Spannungsversorgung in einem geschirmten Kabel führen oder ist das eher
ungeeignet?
Ich hoffe, ihr könnt meine Wissenslücken bzw. Fragen beantworten und
verbleibe mit freundlichen Grüßen,
Gerrit
GerritM schrieb:> Allerdings würde ich rein vom Bauchgefühl her sagen,> dass eine lange Leitung bei unverstärkten Sensorsignalen eher ungeeignet> ist. Kann mich da aber auch täuschen, vor allem weil ich im Internet> immer wieder lese, dass eine 6-Leiter Verbindung gerade dann vorteilhaft> ist.
Dein Bauchgefühl täuscht dich nicht. Es ist immer besser, hochpegelige
Signale über lange Leitungen zu schicken als niederpegelige, da sich
Störungen von aussen bei niedrigen Signalen stärker bemerkbar machen als
bei starken Signalen.
Die 6-Leiter Technik ist schon gut für Fälle, wo es nun wirklich nicht
anders geht, aber wenn du sowieso schon 6 Adern verlegst, kannst du auch
die verstärkten Signale darüber schicken.
GerritM schrieb:> Die letzte Möglichkeit ist, zwei "Boxen" aufzubauen. Eine in der Nähe> des Sensors in der der Verstärker sitzt. Dann haben wir ein kurzes> Sensorkabel. Die 12 m Kabel werden dann über 4 Adern> (Spannungsversorgung Verstärker und Messsignal) von diesem Verstärker zu> einer weiteren Box neben dem PC verlegt, in der dann der USB-AD-Wandler> steckt. Finde ich auch eine relativ gute Lösung.
Mach das so, das klingt brauchbar. Du könntest auch nur noch das USB
Signal über einen Repeater an den PC schicken, aber so wird das auch gut
klappen.
Das einzige, worauf du achten solltest, ist die Spannungsversorgung der
'Boxen' - die sollten möglichst alle aus der gleichen Quelle kommen,
damit du keine Masseschleifen aufbaust.
GerritM schrieb:> Kann ich das verstärkte Messsignal zusammen mit der> Spannungsversorgung in einem geschirmten Kabel führen oder ist das eher> ungeeignet?
Wäre das Messsignal ein symmetrisches/differentielles Signal, wäre das
überhaupt kein Problem. Wenn es ein unsymmetrisches mit Massebezug ist,
sollte es am besten in einem extra geschirmten Kabel laufen. Wenn es
sich nicht vermeiden lässt, die Versorgung im gleichen Schirm zu führen,
sollte diese sauber und störungsfrei sein, da sie sonst aufs Signal
überspricht.
Matthias Sch. schrieb:> Dein Bauchgefühl täuscht dich nicht.
Genau! Andere nennen sowas "Logisches Überlegen". :-)
Ich habe bei meinen Entwicklungen festgestellt, das eine halbe
Stunde "Logisches Überlegen" meist mehr bringt als stundenlanges
rumprobieren. Besonders deutlich wird das in einem z.Z. laufenden
Parallelthread mit inzwischen 250 Beiträgen, bei dem bereits
der erste Antwortbeitrag die richtige Lösung brachte!
DMS sind sehr niederohmig und durch 6-Leiter Messung spielt der
Widerstand des Zuführungskabels keine Rolle. Du kannst also den DMS
mit 12m Kabel anschliessen. Es wird Störungen geben, die sind aber
kurzzeitig. Wenn deine Signalauswertung keine hohen Frequenzen auswerten
muss, kannst du die Störungen also wegfiltern, sie mitteln sich dann auf
0. Verdrillt und abgeschirmt ist trotzdem sinnvoll.
Klar, besser ist es, die Verstärkung nahe an den Sensor zu bringen.
Ich sehe noch ein ganz anderes Problem: Eine Erdschleife. Falls die
DMS-Brücke die geerdeten, metallischen Teile der Werkzeugmaschine zur
Abschirmung nutzt, dort also eine Verbindung zwischen Erde und Masse der
DMS-Brücke besteht, kann es mit dem angeschlossenen PC eine fiese
Erdschleife geben. Trotz symmetrischer Signalführung im DMS-Kabel kann
das zu Problemen führen.
Ansonsten sind 12m DMS-Kabel eigentlich kein Problem, wenn die
Komponenten hochwertig sind, vor allem wenn Erdschleifen mit einer
galvanischen Trennung vermieden werden.
Kai Klaas schrieb:> Falls die> DMS-Brücke die geerdeten, metallischen Teile der Werkzeugmaschine zur> Abschirmung nutzt, dort also eine Verbindung zwischen Erde und Masse der> DMS-Brücke besteht, kann es mit dem angeschlossenen PC eine fiese> Erdschleife geben.
Das eine (Gehäuseteile der Maschine als Abschirmung) impliziert nicht
zwangsläufig das andere (Verbindung von Maschinenmasse mit
Brücken-Masse).
>Das eine (Gehäuseteile der Maschine als Abschirmung) impliziert nicht>zwangsläufig das andere (Verbindung von Maschinenmasse mit>Brücken-Masse).
Natürlich nicht! Aber es ist ein Punkt der zu klären ist. Außerdem meine
ich nicht die Brückenmasse, sondern die Abschirmungsmasse. Bei einer
massiven Erdschleife können selbst über die Abschirmungsmasse Störungen
in den Signalweg eingekoppelt werden.
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