Frage von Mrgigi, 59

Umrechnungsfaktor eines Sensorsignales an einer Beckhoffklemme?

Hallo,

ich nutze das Modul KL3062 0011 von Beckhoff mit einer Auflösung von 12 Bit und einem Spannungspegel von 0-20V.

Angeschlossen wird daran ein Drucksensor mit einem Spannungspegel von 0-10 Volt.

Kann mir bitte jemand helfen wie ich den richtigen Umrechnungsfaktor erhalte?

Ich rechne: 4096 / (20V*10V)

Dankende Grüße

Hier ist der Link zur Klemme: http://www.beckhoff.de/default.asp?bus_terminal/kl3061_kl3062.htm

Antwort
von reneb93, 41

Auch auf die Gefahr hin dass dir das vielleicht nicht weiterhilf oder
ich vielleicht etwas an der Frage falsch verstanden habe werde ich
trotzdem mal versuchen das zu beantworten:

Du möchtest die Ausgangsspannung eines Drucksensors messen und schließt diesen dazu an besagte Klemme an.

Ich nehme jetzt einfach mal folgendes an mangels genauerer Informationen:

- Das digitale Ausgangsignal der Klemme ist proportional zur gemessenen Spannungsamplitude

-Deine Klemme hat trotz der höheren Eingangssignalgrenzen (0-20V)
weiterhin die unverändete Auflösung von 12 Bit = 2^12= 4096 (Das bedeutet
allerdings auch eine ungenauere Messung da du die 20V nicht voll
ausfährst als Messbereich)

- 0000 0000 0000 = 0.00V und 1111 1111 1111 = 20.00V

Falls das alles so zutrifft sollte man an die gemessene Spannung eigentlich ganz einfach durch folgenden Faktor kommen:

gemessene Spannung [in V] = Angezeigter Wert [0 - 4096 (in deinem Fall max.2048)] * 20 V / 4096

Das wäre dann eine Auflösung von ca. 5mV für eine Änderung um einen Step.

Im vergleich hättest du eine Klemme für 0...10V genommen wäre es eine Auflösung von ca. 2.5mV gewesen bei gleicher Datenlänge.

Inwiefern das für deinen Anwendungsfall relevant ist, keine Ahnung ^^

Hoffe das hilft dir weiter :)

Kommentar von Mrgigi ,

Vielen Dank für deine Mühe und die Hilfe Rene!

Es hat mein Problem zwar noch nicht gelöst aber meinem Verständnis geholfen.

Es ist nämlich so dass ich einen Widerstand an den eigentlichen Sensoreingang angeschlossen habe von 9.58Ohm um auf den richtigen Faktor zu kommen.

Wie gesagt löst der Sensor über 0 bis 10 V auf. Es handelt sich dabei um einen 100Torr Sensor. 0V sind 0Torr und 10V sind 100Torr. Das heißt ein Widerstand von 9.58 Ohm müssten 95.8 Torr sein.

Um auf 9.85Ohm zu kommen muss ich das Signal durch 1638.4 dividieren oder halt mit dem kehrwert multiplizieren der aber dann etlich viele Nachkommastellen hat. Deswegen lieber Dividieren :)

So, auf den Wert komme ich mit der Formel:

20V / (4096*8) wenn ich das ganze noch mit 10 multiplizieren und den Kehrwert nehme komme ich auf den Faktor 163.84 und mir wird auch die 95.8Torr ausgegeben.

Ich frage mich nur wieso ich die 8 berücksichtigen muss? Es ist so wenn ich den Sensor oder einen Poti anschließe er nur in 8er Schritten hochzählt. deswegen teile ich durch 8 damit nur um 1 hochgezählt wird.

Vielen Dank!

Kommentar von reneb93 ,

Es ist nicht so einfach da eine vernünftige Aussage zu treffen ohne deinen genauen Messaufbau oder das Verhalten deines Drucksensors zu kennen. Welchen zweck erfüllt denn dieser 9.58Ohm Widerstand? Und wie genau ist der denn verschaltet, das gemessene Spannungssignal hat vermutlich nämlich nur indirekt etwas mit dem WIderstand zu tun.

Ich hatte mir das bis jetzt so vorgestellt, das der Ausgang deines Drucksensors eine feste vom Widerstand unabhängige Ausgangsspannung erzeugt und du diese direkt an deine Klemme gibst. Natürlich kann es da auch im Datenblatt des Sensors spezielle Anforderungen geben. Wie z.B. "Ausgangssignal von 0-10V bei einer Belastung von 5kOhm") aber ich kenn den Sensor ja nicht. Ansonsten würde eine Widerstand in Reihe (also an einer Seite der Sensor an der anderen Seite die Klemme) dafür sorgen das deine Spannung von 10V über die 9.58 Ohm und dem Innenwiderstand der Klemme (Laut Datenblatt der Klemme >130kOhm) geteilt wird, sodass nicht die gesamte Spannung über der Klemme abfällt. Bei diesem großen Teilungsverhältnis spielten die 9.58 Ohm aber Quasi keine Rolle. Eine andere Möglichkeit wäre den zwischen Messleitung und Erde zu schalten (parallel) dadurch wäre der Widerstand den der Sensor sieht ebenfalls ungefähr 9.58 Ohm. Dadurch hätte man allerdings bei dem Sensor den du einfach mal als eine gesteuerte Spannungsquelle betrachten kannst (weil das wird er im Endeffekt sein) wenn er eine Spannung von 10V liefert einen resultierenden Strom von 1A, was mir für eine Messleitung schon relativ hoch vorkommt, falls dein Sensor diese hohe Belastung überhaupt treiben kann.

Du siehst also ohne den genauen Aufbau zu kennen und was der Sinn von diesem Widerstand ist kann ich dir nicht so wirklich weiterhelfen. ^^

Antwort
von Mrgigi, 26

Also das Problem ist, dass die Klemme zwar 12Bit auflöst aber 16 Bit als Datenwort überträgt. Also müssen 32768/20 dividiert werden. Das 16te Bit dient dabei dem Vorzeichen.

Danke für die Anregungen, Gruß!

Antwort
von HarryHirsch4711, 18

Die Klemme normiert von 0..20V auf 12Bits. Laut Doku steht der Messwert in den obersten Bits..

Das Handbuch der Karte verstehe ich so:

0V => 0 (0x000)

10V => 16383 (0x3FFF)

20V => 32767 (0x7FFF)

Also laut Deine Lösung:

    Eingangwort

X=------------------ * 100Torr

    16383

Wenn Du eine SPS verwendest achte auf die Zahlenformate. Einige SPSen machen aus 5/16383 eine "0", wenn man im Ganzzahlbereich arbeitet.

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