Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Linearer Wegaufnehmer Umsetzungsfrage


von Martin S. (sirnails)


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Hallo miteinander,

ich brauche für eine Anwendung einen linearen Wegaufnehmer.

https://www.megatron.de/produkte/potentiometrische-positionssensoren/potentiometrischer-wegsensor-serie-msl38.html

Dieser hier passt recht gut zu den Anforderungen. Linearität ist ok, die 
Genauigkeit hängt vom Wandler ab. Soweit i.O.

Frage Nr. 1) Ich verstehe die Angabe zum Schleiferstrom nicht ganz. Sie 
ist lt. Datenblatt deklariert mit

Max. / empfohlener Schleiferstrom 1.) 10 mA (@40 °C, 1 min im 
Fehlerfall) / < 1 μA
1.) Gemäß IEC 60393

Jetzt gibt es den Schleifer mit 5 / 10 und 20 kOhm. Idealerweise wird 
das transformiert auf 0-20mA  4-20mA  0-10V. Mir kommt dabei 1 µA 
wahnsinnig wenig vor. Das wären bei 5  10  20 kOhm ja eine Spannung 
(Einspeisung) von lächerlichen 5 mV  10 mV  20 mV. Was soll man da 
auswerten?

Und die branchentypischen 20mA sind lt. DB ja dann gar nicht erlaubt.

Das ergibt so für mich überhaupt keinen Sinn. Angaben falsch oder 
verstehe ich sie falsch?

Frage Nr. 2) Ich brauche eine Positionsauflösung mit etwa 10 µm (500mm 
Länge) = 50.000 Schritte. Das bedeutet, ich brauche eine Auflösung der 
Messung von 16 bit.

Gibt es dafür Wandler von der Stange weg? Ist da jemanden was bekannt?

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Das ist ein Potentiometrischer Wegaufnehmer, der hat drei Anschlüsse, 
durch den gesamten Widerstand darf ein Strom fließen, der weniger als 3 
Watt Verlustleistung verursacht.
Der Schleifer sollte möglichst gering belastet werden, weil der 
Querstrom die Linearität verschlechtert. Die 10mA sind nur der zulässige 
Maximalstrom ohne den Schleifer zu beschädigen.
Zuerst mal gibt ein Poti eine Spannung ab, für einen Stromausgang müsste 
man die wandeln.

von Max M. (jens2001)


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Martin S. schrieb:
> Schleiferstrom

Lesen und verstehen!

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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ohmsches Gesetz R=U/I oder I=U/R Leistung P=U*I oder I=P/U
Durch gleichsetzen fällt I heraus: U/R=P/U oder U²=P*R
für 5 kOhm und 3 Watt sind das maximal 122V bei 24mA, alles darunter ist 
erlaubt.

von ths (Gast)


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Der empfohlene Schleiferstrom soll unter 1 µA sein. Was ist daran 
kompliziert? Das bedeutet, dass der Eingangsstrom des nachgeschalteten 
Operationsverstärker diese Bedingung einhalten muss. Selbst steinalte 
Fossilien erfüllen das locker.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Eine "Stromschleife" verwendet man in der Messtechnik, wenn zwischen 
Sensor und Auswertung lange Kabel liegen. Auch wenn auf dem Kabel 
Spannung abfällt, ist der Strom überall gleich.
https://de.wikipedia.org/wiki/Stromschnittstelle
Wenn das hier verlangt würde, müsste man nach dem Weggeber einen 
Spannungs/Strom-Wandler nachschalten, der die 4..20mA liefert.
Für kurze Zuleitungen ist eine direkte Digitalisierung der Spannung mit 
einem 16 Bit AD-Wandler einfacher.

von m.n. (Gast)


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Martin S. schrieb:
> Frage Nr. 2) Ich brauche eine Positionsauflösung mit etwa 10 µm (500mm
> Länge) = 50.000 Schritte. Das bedeutet, ich brauche eine Auflösung der
> Messung von 16 bit.

Für welche Anwendung?
Bei 500 mm Meßbereich liegt bedingt durch die Linearität (+/- 0,05 %) 
die absolute Genauigkeit bei <= +/- 250 µm.
Bessere abs. Genauigkeit bekommt man mit einem Inkrementalgeber.

von Martin S. (sirnails)


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Christoph db1uq K. schrieb:
> Das ist ein Potentiometrischer Wegaufnehmer, der hat drei Anschlüsse,
> (...)
> man die wandeln.

Ach Gott da hatte ich ja jetzt nen totalen Knoten im Hirn. Ok die Frage 
war dumm.

Christoph db1uq K. schrieb:
> Wenn das hier verlangt würde,

Wenn ich das verlange.

> müsste man nach dem Weggeber einen
> Spannungs/Strom-Wandler nachschalten, der die 4..20mA liefert.
> Für kurze Zuleitungen ist eine direkte Digitalisierung der Spannung mit
> einem 16 Bit AD-Wandler einfacher.

Ja. Welchen? Wie es im Prinzip geht, ist mir klar. Ich brauche etwas, 
das funktioniert und wartungsfrei ist. Wenn es 20 Euro kostet, ist mir 
das genauso recht, wie 500.

m.n. schrieb:
> Für welche Anwendung?

Wegstreckenmessung

> Bei 500 mm Meßbereich liegt bedingt durch die Linearität (+/- 0,05 %)
> die absolute Genauigkeit bei <= +/- 250 µm.
> Bessere abs. Genauigkeit bekommt man mit einem Inkrementalgeber.

Ich verstand die Angabe anders; nämlich dass die +-0,05% die 
Abweicherung von der Idealen Kennlinie darstellen. Das wäre ein sehr 
guter Wert. Daher kann ich Deine Rechnung so nicht nachvollziehen.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Wie schnell soll die Messung sein? Es gibt langsame AD-Wandler mit 24 
Bit, da ist das natürliche Rauschen schon der begrenzende Faktor. Der 
Klassiker: LTC2400 und Nachfolgetypen 
https://www.analog.com/en/products/ltc2400.html
https://www.analog.com/en/parametricsearch/10825#/sort=7,desc

von Harald W. (wilhelms)


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Martin S. schrieb:

> Ich verstand die Angabe anders; nämlich dass die +-0,05% die
> Abweicherung von der Idealen Kennlinie darstellen. Das wäre ein sehr
> guter Wert. Daher kann ich Deine Rechnung so nicht nachvollziehen.

Wie würdest Du das denn rechnen? Ich halte die 250µm bei einem
potentiometrischen Weggeber auch für einen sehr guten Wert. Eine
16Bit Genauigkeit dürfte bei dieser Wegstrecke nur mit wesentlich
teureren Meßgeräten erreichbar sein.

von m.n. (Gast)


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Martin S. schrieb:
> Wegstreckenmessung

Brauchst Du nach dem Einschalten sofort den absoluten Weg, oder reicht 
Dir eine relative Messung? Wie schnell ist die Verfahrgeschwindigkeit?

Bei Interesse könnte ich Dir ein neuwertiges Meßlineal RSF MSA6706 mit 
620 mm Meßweg anbieten. Ich brauche es nicht mehr. Das hat 
phasenverschobene TTL-Ausgänge. Auflösung liegt bei 1 µm. Die abs. 
Genauigkeit müßte in der gleichen Region liegen (müßte ich nachsehen).

von Martin S. (sirnails)


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m.n. schrieb:
> Bei 500 mm Meßbereich liegt bedingt durch die Linearität (+/- 0,05 %)
> die absolute Genauigkeit bei <= +/- 250 µm.
> Bessere abs. Genauigkeit bekommt man mit einem Inkrementalgeber.

Ok Du hast natürlich recht. Ich glaube, ich mach Feierabend. Heute ist 
der Wurm drinnen.

Der Fehler ist viel zu groß für meine Anwendung. Nahe der 10 µm sollte 
es liegen, im schlimmsten Fall 50 µm auf den Messbereichsendwert. Aber 
nicht bei +-250 µm (der Fehler der Wandlung kommt ja noch dazu).

m.n. schrieb:
> ei Interesse könnte ich Dir ein neuwertiges Meßlineal RSF MSA6706 mit
> 620 mm Meßweg anbieten. Ich brauche es nicht mehr.

Ich brauche in Summe drei Stück, und Rechnung. Danke für's Angebot, aber 
ich denke, das wird der Einkauf nicht akzeptieren.

von m.n. (Gast)


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Rechnung ist kein Problem, aber ich habe nur noch ein Stück.
Wenn Du Dich umsehen möchtest: 
https://www.rsf.at/fileadmin/redakteur/Produkte/Downloads/Prospekte/Gekapselte_Systeme/Systeme_gekapselt_03_17_EN.pdf

Soweit ich es in Erinnerung habe, stimmte bei RSF die Qualität und der 
Preis.

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