Elektrische Komponenten, Steckverbinder und Verkabelungsstandards von Wägezellen
In der Präzisionskraftmessung ist der elektrische Signalweg zwischen dem Aufnehmer und der Messelektronik für die Datenintegrität ebenso entscheidend wie der Sensor selbst. Wenn Kabel, Steckverbinder oder Klemmenverbindungen elektrisches Rauschen oder Widerstand einbringen, wird die Genauigkeit der gesamten Messkette im Betrieb beeinträchtigt.
Das Verständnis der elektrischen Komponenten, Steckverbinder-Spezifikationen und Verkabelungsstandards von Wägezellen, Drehmomentaufnehmern und Mehrachsensensoren ist unerlässlich, um die Systemgenauigkeit aufrechtzuerhalten und Geräteschäden zu vermeiden. Zur Unterstützung der Systemintegration von Wägezellen steht eine detaillierte Dokumentation – einschließlich des Kabelverdrahtungsplans für Wägezellen, des Steckverbinder-Verdrahtungsplans für Wägezellen und der Verdrahtungsschemata von Sensoren – auf den einzelnen Produktseiten sowie gebündelt in der Support-Ressource Interface Elektrische Verdrahtung und Diagramme zur Verfügung.
Elektrische Komponenten des Aufnehmers und Signalverhalten
Interface-Wägezellen nutzen eine Wheatstone-Brückenschaltung, die aus Dehnungsmessstreifen mit veränderlichem Widerstand besteht, die auf ein mechanisches Element aufgeklebt sind. Wenn eine Kraft aufgebracht wird, verändert sich der elektrische Widerstand der Dehnungsmessstreifen. Diese Änderung liefert die Daten, die bei Messungen von Kraft, Drehmoment oder Gewicht erfasst werden.
Da Dehnungsmessstreifen-Brücken passive Netzwerke sind, benötigen sie eine externe Eingangsspannung, die typischerweise zwischen 5 V und 10 V liegt. Das Ausgangssignal der Brücke ist eine differentielle Analogspannung, gemessen in Millivolt pro Volt (mV/V). Bei voller Kapazität liefert ein Sensor mit einer Empfindlichkeit von 2 mV/V bei einer Speisespannung von 10 V einen maximalen Ausgang von nur 20 Millivolt. Da diese Signalspannung extrem niedrig ist, ist sie sehr anfällig für elektromagnetische Störungen und Dämpfung. Der Einsatz von Sensoren, die für die Beherrschung dieser Art von Rauschen ausgelegt sind, ist bei Ihrer Auswahl äußerst wichtig.
Kabelkonfigurationen und Definitionen von Steckverbindern
Der Übergang von der internen Brückenschaltung zum externen Datenerfassungssystem erfordert spezifische Kabeldesigns und Verbindungshardware.
Kabeltypen
- 4-adrige Kabel: Diese Konfiguration umfasst positive und negative Speiseleitungen sowie positive und negative Signalleitungen.
- 6-adrige Kabel: Zusätzlich zu den Speise- und Signalleitungen enthalten 6-adrige Kabel zwei Fühlerleitungen (Sense-Leitungen). Diese Leitungen überwachen die exakte Spannung an der Dehnungsmessstreifen-Brücke und ermöglichen es der Messelektronik, Spannungsabfälle über lange Kabelstrecken automatisch zu kompensieren.
- Integral- und Verlängerungskabel: Integralkabel werden während der Fertigung dauerhaft mit dem Sensorgehäuse verbunden, wodurch der Kontaktwiderstand minimiert wird. Verlängerungskabel werden über eine Steckschnittstelle mit dem Sensor verbunden und vergrößern die Distanz zur Messelektronik.
Steckverbinder und Steckschnittstellen
- Steckverbinder-Buchse: Der physische Stecker oder die Buchse, die direkt am Sensorgehäuse montiert ist. Standarddesigns verwenden häufig mehrpolige Bajonettverbindungen, um eine mechanisch sichere Verbindung zu gewährleisten.
- Gegenstecker: Der entsprechende Stecker ist an der Kabelkonfektion befestigt, die in der Sensorbuchse einrastet. Diese Konfektionen verfügen häufig über Umgebungsdichtungen, um die elektrischen Kontakte von Feuchtigkeit und Verunreinigungen zu isolieren.
RESSOURCEN: Unser vollständiger Leitfaden für Sensor-Verbindungskabelkonfektionen hilft Ihnen, die richtige Verbindung festzulegen. Laden Sie außerdem unsere Broschüre zu Kabeln und Steckverbindern herunter, um sie für zukünftige Referenzen griffbereit zu haben.
Kabellänge und Verdrahtungsmodi
Kabel besitzen einen inhärenten elektrischen Widerstand, der die Signalübertragung in Abhängigkeit von Distanz und Konfiguration beeinflusst.
Widerstand und Distanz
In einer 4-adrigen Konfiguration führen lange Kabellängen zu einem nicht kalibrierten Spannungsabfall über den Speiseleitungen, wodurch die an der Brücke ankommende Spannung reduziert und das Sensorausgangssignal verringert wird. Bei standardmäßigem Kupferdraht der Stärke 28 AWG ergibt dies einen Empfindlichkeitsverlust von etwa 0,37 % pro 3 Metern (10 Fuß). Da der Kupferwiderstand temperaturabhängig ist, können lange 4-adrige Strecken bei sich ändernden Umgebungstemperaturen eine thermische Messbereichsdrift aufweisen. Die Umsetzung einer 6-adrigen Konfiguration oder die Kalibrierung des Systems mit der exakten Kabellänge behebt diesen Fehler.
Verdrahtungsstandards und Modi
Sensoren werden für bestimmte Betriebsmodi wie Zug oder Druck gefertigt und verdrahtet. Diese Standards definieren, wie die Brücke die Daten in Bezug auf die Richtung der aufgebrachten Last ausgibt. Die Einhaltung des korrekten Verdrahtungsstandards für den Upscale-Modus stellt sicher, dass die Messelektronik einen positiven Wert registriert, wenn die primäre Auslegungskraft aufgebracht wird – dies verhindert Rechenfehler in Mehrzellen-Konfigurationen wie Wägeplattformen oder strukturellen Prüfständen.
TIPP: Lesen Sie Interface Kabelkonfektionen 101 für weitere Informationen sowie Kabellänge und Temperatureffekte verstehen.
Farbcodierungs-Matrizen der Verdrahtung und Systemschutz
Die Einhaltung einer standardisierten Aderfarben-Matrix ist entscheidend, wenn Sensoranschlüsse an der Messelektronik oder im Anschlusskasten abgeschlossen werden.
Ein gängiger Industrie-Verdrahtungsstandard verwendet die folgende Belegung:
- Rot: Positive Speisung. Dies ist der positive Spannungseingang zur Brücke.
- Schwarz: Negative Speisung. Dies ist der negative Spannungseingang oder die Masse.
- Grün: Positives Signal. Dies ist der positive Millivolt-Ausgang.
- Weiß: Negatives Signal. Dies ist der negative Millivolt-Ausgang.
- Blank oder Gelb: Schirm. Dies ist die Masseleitung für die elektromagnetische Abschirmung.
Aufgrund der großen Bandbreite an Sensoren und Messelektronik stellt Interface Kabel- und Steckverbinder-Verdrahtungs-/Pinfarben in vielen weiteren Farben bereit (bis zu 24 oder mehr). Alle Farbleitfäden für die Interface-Verdrahtung finden Sie online in den Referenzen zur Farbcodierung elektrischer Verdrahtungsdiagramme für Wägezellen, Drehmomentaufnehmer, 3-Achsen-Sensoren und 6-Achsen-Sensoren.
Elektrische Fallstricke einer fehlerhaften Verdrahtung
Fehler beim Abschluss der Verbindungen führen zu vorhersehbaren Systemausfällen. Hier sind drei häufige Fehler.
#1 – Signalinvertierung
Das Vertauschen der positiven und negativen Signaladern beschädigt die Hardware nicht, invertiert jedoch das Datenausgangssignal. Druckkräfte werden als Zugkräfte registriert, was automatisierte Regelkreise verfälscht.
#2 – Komponentenschaden
Eine versehentliche Querverbindung zwischen einer Speiseleitung und einer Signalleitung kann Spannung direkt in die Niederspannungs-Messkanäle des Datenerfassungssystems oder über die empfindlichen Dehnungsmessstreifen leiten und verursacht dabei häufig einen dauerhaften elektrischen Ausfall. Falls Sie Ihr Gerät beschädigt haben, kontaktieren Sie uns umgehend, um bei einer Reparatur zu unterstützen.
#3 – Komplexität bei Mehrachsensensoren
Mehrachsensensoren umfassen bis zu 24 separate Pins und Farbcodes über mehrere Kanäle hinweg. Die Überprüfung des exakten Steckverbinder-Pinplans ist zwingend erforderlich, bevor Spannung angelegt wird, um kanalübergreifendes Übersprechen (Crosstalk) oder das Durchbrennen von Komponenten zu verhindern. Detaillierte Schemata – einschließlich der 3-Achsen-Aderfarbcodierung, der 3-Achsen-Rundstecker-Aderfarbcodierung und der 6-Achsen-Aderfarbcodierung – sind nützliche Ressourcen zur Überprüfung dieser komplexen Mehrkanal-Konfigurationen.
Technische Ressourcen zu elektrischer Verdrahtung und Kabeln
Das Erreichen hochgenauer Messdaten hängt vollständig von der Integrität der elektrischen Verbindungen zwischen Sensor und Messelektronik ab. Einfache Verdrahtungsfehler oder eine falsche Pinbelegung können zu invertierten Daten, thermischer Drift oder irreversiblen Schäden an Komponenten des Datenerfassungssystems führen.
Technische Spezifikationen, Pinbelegungen und Verdrahtungsdokumentationen sind auf den einzelnen Produktseiten der gesamten Website enthalten. Für umfassende Referenzmaterialien können Nutzer über den Interface Support auf unsere dedizierte Ressource Interface Elektrische Verdrahtung und Diagramme zugreifen. Diese zentrale Bibliothek bietet sofortigen Zugriff auf spezifische Referenzmatrizen und Schemata, darunter:
- Kabelverdrahtungsplan für Wägezellen
- Steckverbinder-Verdrahtungsplan für Wägezellen
- Aderfarbcode für Wägezellen
- Aderfarbcodierung für Drehmomentaufnehmer
- 3-Achsen-Aderfarbcodierung
- 3-Achsen-Rundstecker-Aderfarbcodierung
- 6-Achsen-Aderfarbcodierung
Für den Laboreinsatz, als Feldreferenz oder zur Integration in das Systemdesign können Sie das vollständige Interface Dokument mit elektrischen Verdrahtungsdiagrammen herunterladen, um die exakte Einhaltung der werkseitigen Verdrahtungsstandards sicherzustellen.
Wenn Sie die benötigten Informationen für die richtigen Verbindungen zwischen Ihrem Sensor, Kabel und Ihrer Messelektronik nicht finden können, wenden Sie sich für technische Unterstützung an die Produktexperten von Interface.