mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik analoges Spannungssignal 10m übertragen


Announcement: there is an English version of this forum on EmbDev.net. Posts you create there will be displayed on Mikrocontroller.net and EmbDev.net.
von Max M. (asdfjklo)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi,

ich habe 10 Temperatursensoren. Diese Sensoren werden in eine Box 
gebracht, in eine Minispannung (0-2V) umgewandelt und müssen ca. 10m 
entfernt zu einer analogen Auswerteelektronik geführt werden.

Es sind raue Umgebungen mit störenden Magnetfeldern und so (z.B. 
Motoren, Ventile...). Die Signale müssen recht schnell erfasst werden, 
im 1kHz-Bereich.

Wie kann man das Signal gut übertragen? Gibt es ein flexibles 
hochwertiges Kabel, dass man in einen Stecker kriegt und von dem einen 
Gerät zu dem anderen führen kann?

von Experte (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Junge, junge...

> Minispannung (sic!)
> raue Umgebungen mit störenden Magnetfeldern
> Motoren, Ventile

Ich würde direkt an der Messtelle wandeln und/oder verstärken und in 
jedem fall differentielle Übertragung wählen (RS485 oder analog).

von Marc B. (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich würde an die Sensoren ADCs bauen, die dann digital über die Leitung 
senden, kannst Du dann direkt erfassen oder halt per DAC wieder zurück 
in Spannung umwandeln. So sind die Störungen nicht so groß.

von Max M. (asdfjklo)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Experte schrieb:


> Ich würde direkt an der Messtelle wandeln und/oder verstärken

Das wird ja gemacht, das Signal geht in eine Box, da wird aus dem ganz 
kleinen Spannungssignal von dem PT1000-Glied eine analoge Minispannung 
von ca. 0-2V erzeugt.


> und in jedem fall differentielle Übertragung wählen (RS485 oder analog).

Das Signal muss analog übertragen werden (differentiell), weil der 
Analog-Digitalwandelkasten 10m entfernt vom Messverstärker für die 
PT-1000-Glieder steht und die 10m müssen überbrückt werden.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


Bewertung
-1 lesenswert
nicht lesenswert
10 Analoge Signale
1kHz Abtastrate
10m Kabel
Hochflexibel

Das passt nicht zusammen. Geht nicht.

: Bearbeitet durch User
von Max M. (asdfjklo)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Stefan U. schrieb:
> Hochflexibel

es muss nicht hochflexibel sein, es reicht auch einfach flexibel, halt 
nicht mit starren Adern wie ein Stromkabel, dass man in der Wand 
verschraubt oder eingipst.

von ui (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Max M. schrieb:
> Das Signal muss analog übertragen werden (differentiell), weil der
> Analog-Digitalwandelkasten 10m entfernt vom Messverstärker für die
> PT-1000-Glieder steht und die 10m müssen überbrückt werden.

Das ist ja genau das Problem. Der vorhandene Aufbau ist einfach 
suboptimal, schlecht, idiotisch. Nicht umsonst überträgt man 
Informationen gerne digital, weil man einfach diverse Fehler 
unterbindet.
Also mach dir lieber darüber Gedanken, dass es eine bessere Idee wäre, 
die Messwerte so bald wie möglich zu digitalisieren und erst dann weiter 
zu übertragen. Im Automobilbereich gibt es da für genau solche 
Problemstellungen z.B. SENT

von ths (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
2 V sind doch schon mächtig viel Signal, mit paarweise verseilten und 
geschirmten Leitungen könnte ein Versuch nicht schaden. Z. B. Lapp hat 
sowas im Programm.

von Analog geht doch. (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Differentiell übertragen mit geeigneter Schaltung, nicht irgendeine 
1-OPV-Lösung von kalles-elektronikseite.de. Masseführung/Abschirmung 
richtig machen. Und ein Multicore-Kabel aus der Beschallungsecke nehmen, 
damit werden sonst Millivolt über 100m mit reichlich Störabstand 
übertragen (Quantum Highflex Multipair 12).

von Andrew T. (marsufant)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Max M. schrieb:
> Die Signale müssen recht schnell erfasst werden,
> im 1kHz-Bereich.

> ich habe 10 Temperatursensoren.


D.h. die Temperatur je Messstelle ändert sich binnen 10 Millisekunden?

Ist eher unwahrscheinlich.

wie der Vorposter schon richtig schreibt: Abgeschirmte Leitung, ggfs. 
paarweise verseilt.

Läuft hier seit Jahrzehnten in vergleichbaren Applikationen 
störungsfrei.

von Harald W. (wilhelms)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Max M. schrieb:

> Das wird ja gemacht, das Signal geht in eine Box, da wird aus dem ganz
> kleinen Spannungssignal von dem PT1000-Glied eine analoge Minispannung
> von ca. 0-2V erzeugt.

Nun, zumindest PT100 können über wesentlich längere Vierdrahtleitungen
direkt an die Auswerteelektronik angeschlossen werden. Ansonsten nimmt
manfür längere Leitungen eher Strom 0...20mA.

von Axel S. (a-za-z0-9)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Max M. schrieb:
>
>> Ich würde direkt an der Messtelle wandeln und/oder verstärken
>
> Das wird ja gemacht, das Signal geht in eine Box, da wird aus dem ganz
> kleinen Spannungssignal von dem PT1000-Glied eine analoge Minispannung
> von ca. 0-2V erzeugt.

Aha. Und warum wird da eine "analoge Minispannung" erzeugt? Wenn es 
doch bekannt ist, daß sich eine solche nur schwierig durch die 
verseuchte Umgebung tranportieren läßt? Wäre es nicht klüger, vor Ort 
ein weniger störanfälliges Signal zu erzeugen?

> Das Signal muss analog übertragen werden (differentiell), weil der
> Analog-Digitalwandelkasten 10m entfernt vom Messverstärker für die
> PT-1000-Glieder steht und die 10m müssen überbrückt werden.

Warum muß das analoge Signal so weit übertragen werden? Das ergibt 
doch gar keinen Sinn. Was du willst, ist unmöglich. Wenn deine kleinen 
analogen Signalpegel und die analoge Übertragung über 10m fest 
vorgegeben sind und unter keinen Umständen aufgegeben werden dürfen, 
dann hättest du gar nicht erst zu fragen brauchen.

Nochwas:

Max M. schrieb:
> ich habe 10 Temperatursensoren.
...
> Die Signale müssen recht schnell erfasst werden, im 1kHz-Bereich.

Da ergibt auch keinen Sinn. Temperaturen ändern sich nicht so schnell. 
Sensoren können einer Änderung auch nicht so schnell folgen.

von Max M. (asdfjklo)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Axel S. schrieb:
> Warum muß das analoge Signal so weit übertragen werden?

In einem Schaltschrank an der Wand befindet sich ein 
Schnittstellen-Computer mit einer Messkarte für 32 einzelne oder 16 
differentielle Spannungsmessungen. Der Schnittstellencomputer ist fest 
in dem Schaltschrank verbaut und da soll die Spannungsmessung erfolgen. 
Die Temperatursensoren sind in einem Gerät verbaut, dass 10m von dem 
Schaltschrank entfernt auf einer Platte steht und da hängt auch ein 
Elektromotor dran. Ich habe eine Wandelbox, an die ich die 
PT1000-Sensoren anschließen kann und dann wird mir ein Spannungssignal 
daraus gemacht. Diese Spannungswandelkiste steht auf der Platte, an der 
auch der Motor geschraubt ist. Nun müssen die 12 analogen Minispannungen 
von der Wandelbox an den Schnittstellencomputer übertragen werden. Was 
ist an diesem Aufbau nicht gut?

: Bearbeitet durch User
von Harald W. (wilhelms)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Max M. schrieb:

> Diese Spannungswandelkiste steht auf der Platte, an der
> auch der Motor geschraubt ist.

Ich denke, diese Box bringt eher eine Verschlimmbesserung
gegenüber den Direktanschluss der Temperatursensoren an den
Schaltschrank.

von Max M. (asdfjklo)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Harald W. schrieb:
> Ich denke, diese Box bringt eher eine Verschlimmbesserung
> gegenüber den Direktanschluss der Temperatursensoren an den
> Schaltschrank.

Gibt es denn NiCrNi-Kabel, die 10m lang sind? Gibt es vielleicht auch 
NiCrNi-Kabel mit mehreren NiCrNi-Kabeln im Bündel, damit man nicht z.B. 
12 einzelne Kabel verlegen muss?

von Harald W. (wilhelms)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Max M. schrieb:

> Gibt es denn NiCrNi-Kabel, die 10m lang sind? Gibt es vielleicht auch
> NiCrNi-Kabel mit mehreren NiCrNi-Kabeln im Bündel, damit man nicht z.B.
> 12 einzelne Kabel verlegen muss?

Was willst Du denn mit solchen seltsamen Kabeln an PT-Fühlern erreichen?

von Hosenmatz (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Max M. schrieb:
> Axel S. schrieb:
>> Warum muß das analoge Signal so weit übertragen werden?
>
> [...] Was
> ist an diesem Aufbau nicht gut?

Die Frage hast Du Dir schon selbst beantwortet, indem Du Anlass hast zu 
fragen, wie Du die Spannung zwischen Messstelle und Wandlungsort 
übertragen kannst.

Das scheint ja bisher zu laufen. Warum soll da was geändert werden? Der 
genaue Grund muß Richtschnur bei einer neuen Lösung sein. Sonst kann man 
es ja so lassen wie es ist.

von Helmut L. (helmi1)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Nimm 4.20mA Wandler. Das ist das gebraeuchliste Analoge 
Uebertragungsmedium im Industrielem Bereich.
Das wird seit Jahrzehnten so gemacht und deshalb gibt es dazu reichlich 
Hardware fuer.

von noti (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Vermutlich ist es am billigsten, für den Schnittstellen-Computer eine 
zusätzliche externe Messkarte anzuschaffen. Diese sollte möglichst nahe 
an die Wandelbox bzw. die Sensoren.
Wenn das nicht geht: differentiell übertragen, möglichst hohe Pegel 
(besser 10V statt 2V), gute Schirmung...

Eine Alternative, die für raue Umgebungen geeignet ist und deine 
Anforderungen erfüllt, wäre das Signal als Strom zu übertragen (lies 
dich in 4-20mA current loop ein). Es gibt fertige ICs zum Wandeln, z.B. 
TI XTR117, aber auch analoge Schaltungen. Den Strom bei der Messkarte in 
eine Spannung zu wandeln ist dann ja einfach

Anmerkung: je nach Größe / Bauform (und Anbindung an das zu messende 
Objekt!) haben die PT1000 eine größere Zeitkonstante als 1ms (10ms).
Nimm einen Becher mit heißem Wasser, tauche so einen Sensor ein und 
beobachte die Änderung der Ausgangsspannung - und das ist eine ziemlich 
ideale thermische Anbindung, die dein Prüfstand vermutlich nicht bieten 
wird.

Ich vermute die Forderung kommt vom starken Rauschen durch die 
"verseuchte" Umgebung: viel Messen um dann zu filtern (oversampling). 
Schau lieber, dass der Aufbau ordentlich ist...

von UST (Gast)


Bewertung
-1 lesenswert
nicht lesenswert
0-2V ueber 10m? Mach das bloss nicht, weder fuer eine privat spielerei 
ist das was geeignetes, schon garnicht wenn es was professionelles sein 
soll.

Nim den erwahnten XTR117 damit machst du dir das Leben sehr viel 
leichter.
Wenn die Auswerteinheit halbwegs professional ist gibt es dafuer 
garantiert auch mA Einheitssignal Karten.

Der XTR brauch fast keine extra Bauteile und passt mit klemmen auf ein 
Board von ca. 1,5 x 1,5cm, das dann nahe am Sensor plaziert hast du eine 
viel bessere Reichweite. Ordenlichen Kabeln (2x1mm2/verdrillt/geschirmt) 
vorausgesetzt.

von m.n. (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
UST schrieb:
> 0-2V ueber 10m? Mach das bloss nicht,

Klasse der Tipp. Weißt Du denn überhaupt, wie genau diese 2 V 
ausgewertet werden sollen?

Falls Störfelder verhanden sind, würde ich erst einmal untersuchen, ob 
auch Störungen induziert werden. Eine geschickte, geschirmte 
Kabelführung kann einiges an Störungen verhindern, ein Umwickeln eines 
Motors mit den Meßstrippen sollte man besser vermeiden.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich gehe mal schwer davon aus, dass die Temperatursensoren reichlich 
träge sind. Dann ist es auch ok, die analoge Spannung durch 
Tiefpassfilter zu schicken, die alle Störungen heraus filtern.

Ich würde mal R/C Glieder aus 10k Ohm und 100µF (+100nF parallel dazu) 
versuchen.

DIe Frage nach dem Kabel dürfte sich damit erübrigen.

: Bearbeitet durch User
von ge-nka (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Max M. schrieb:
> Gibt es ein flexibles
> hochwertiges Kabel

in MSR Technik wird oft das benutzt:
RE-2YStYv 2x2x0,5
RE-2YStYv pimf 2x2x0,5 (jedes Paar noch extra abgeschirmt)

gibst natürlich auch als 1x2, 4x2, 6x2, 8x2, 16x2 und 24x2

von Marcus H. (Firma: www.harerod.de) (lungfish) Benutzerseite


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Max M. schrieb:
> ich habe 10 Temperatursensoren. Diese Sensoren werden in eine Box
> gebracht, in eine Minispannung (0-2V) umgewandelt und müssen ca. 10m
> entfernt zu einer analogen Auswerteelektronik geführt werden.
>
> Es sind raue Umgebungen mit störenden Magnetfeldern und so (z.B.
> Motoren, Ventile...). Die Signale müssen recht schnell erfasst werden,
> im 1kHz-Bereich.
>
> Wie kann man das Signal gut übertragen? Gibt es ein flexibles
> hochwertiges Kabel, dass man in einen Stecker kriegt und von dem einen
> Gerät zu dem anderen führen kann?

Welches Signal/Rauschverhältnis, bei welcher Bandbreite (genau 1kHz?), 
hättest Du denn gerne?

von Ordner (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Max M. schrieb:
> Wie kann man das Signal gut übertragen? Gibt es ein flexibles
> hochwertiges Kabel, dass man in einen Stecker kriegt und von dem einen
> Gerät zu dem anderen führen kann?

So was wie Antennenkabel? an das werden solchen Anforderungen doch 
üblicherweise gestellt, zumindest zu den Zeiten als die Antenne noch 
oben auf dem Dach stand und das Signal meter durch den Dachstuhl musste 
bis zum ersten Verstärker.

von Andrew T. (marsufant)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Max M. schrieb:
> Gibt es denn NiCrNi-Kabel, die 10m lang sind?

Ja. Gibt es.
Nennt sich "Ausgleichsleitung".

Nimmt man aber nur bei Thermoelementen, nich bei Pt100 
(Widerstandsfühlern).


Nimm'S bitte nicht bös gemeint, jedoch:Langsam wird der Thread etwas 
"konfus" mit Deinen Fragestellungen..

von Arc N. (arc)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
UST schrieb:
> 0-2V ueber 10m? Mach das bloss nicht, weder fuer eine privat spielerei
> ist das was geeignetes, schon garnicht wenn es was professionelles sein
> soll.

Genau... es misst auch niemand bspw. die Temperaturen mit 
Thermoelementen in Induktionsöfen in Gießereien... selbst bei 10 °C 
Genauigkeit sind das Spannungsunterschiede im Bereich einiger 100 uV und 
weniger.

Max M. schrieb:
> Gibt es denn NiCrNi-Kabel, die 10m lang sind? Gibt es vielleicht auch
> NiCrNi-Kabel mit mehreren NiCrNi-Kabeln im Bündel, damit man nicht z.B.
> 12 einzelne Kabel verlegen muss?

Ja. Was wären die Anforderungen? Ausgleichskabel oder 
Thermoelementmaterial? Welcher Temperaturbereich? Bis 100 °C, bis 200 °C 
oder bis 800 °C

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.