So funktioniert der Rechner für den Spannungsfall der Sensorversorgung
Drei- und Vierleiter-Sensoren wie Näherungsschalter, Drucksensoren mit Spannungsausgang, Durchflussmesser und IO-Link-Geräte erhalten ihre Versorgung über ein Aderpaar im Kabel. Ihr Strom erzeugt auf beiden Adern einen Spannungsfall, und am Sensor kommt die Versorgung abzüglich dieses Abfalls an. Ein Sensor unter seiner Mindestversorgung kann bei Raumtemperatur noch arbeiten und versagen, wenn es kalt ist oder ein Ausgang schaltet.
Der Rechner nennt die Spannung am Sensor, die Reserve über seinem Minimum, die längste Leitung und den kleinsten Querschnitt, die noch funktionieren, die Verlustleistung in der Leitung und die Verschiebung eines Spannungsausgangs durch die gemeinsame 0-V-Ader.
Spannung am Sensor
Der Abfall ist I × 2 × ρ × L / A, mit Kupfer bei 0,0172 Ω·mm²/m bei 20 °C und 0,393 % mehr pro Kelvin. Ein Sensor mit 50 mA an 200 m 0,5 mm² sieht 0,69 V weniger als die 24-V-Versorgung. Die Mindestversorgung steht im Datenblatt; lassen Sie Reserve für die Toleranz der Versorgung, typisch ±10 % in 24-V-Anlagen, und für Einschaltströme.
Geben Sie den Strom ein, den der Sensor mit aktiven Ausgängen aufnimmt. Ein Schaltausgang, der eine Last über dasselbe Kabel treibt, addiert deren Strom zum Abfall.
Die gemeinsame 0-V-Ader
Ein Dreileiter-Sensor mit Ausgang 0 … 10 V nutzt eine Ader für die Versorgung, eine für das Signal und eine, 0 V, sowohl als Versorgungsrückleitung als auch als Signalbezug. Der Empfänger misst das Signal gegen sein eigenes 0 V, also addiert sich die Spannung, die der Versorgungsstrom auf der 0-V-Ader abfallen lässt, zum Messwert. Im Beispiel sind 50 mA durch 6,9 Ω 0,34 V, 3,4 % einer Spanne von 10 V: ein großer Fehler, der auf dem Prüftisch mit kurzer Leitung nicht auffällt.
Ein Vierleiteranschluss mit eigener Signalrückleitung, ein Sensor mit Stromausgang oder eine kurze Leitung vermeiden ihn. Stromschleifen sind nicht betroffen, weil der Empfänger den Strom misst, keine Spannung; für Zweileiter-Transmitter 4–20 mA nutzen Sie den Rechner für die Schleifenspeisung.
Leitungslänge und Querschnitt
Die längste Leitung ist die, bei der die Spannung am Sensor ihr Minimum erreicht. Der Rechner nennt auch den kleinsten Querschnitt für Ihre Länge und die nächste Normgröße. Größere Adern lösen die Versorgung, aber nicht die 0-V-Verschiebung eines Spannungsausgangs, die mit dem Widerstand sinkt und proportional zum Strom bleibt.
Häufige Fragen
Zählt die Leitungstemperatur?
Der Widerstand von Kupfer steigt um 0,393 % pro Kelvin, eine Leitung in einer 60 °C warmen Trasse hat also 16 % mehr Widerstand als bei 20 °C. Geben Sie die Leitertemperatur ein, um das zu berücksichtigen.
Und mehrere Sensoren an einer Leitung?
Am Ende desselben Aderpaars angeschlossene Sensoren addieren ihre Ströme. Entlang eines Busses verteilte Sensoren sehen unterschiedliche Abfälle; rechnen Sie den am fernen Ende mit dem Gesamtstrom als vorsichtige Schätzung.
Wird AWG unterstützt?
Ja. Die Aderliste enthält AWG-Größen neben mm²; wählen Sie die Größe Ihrer Leitung.