스트레인 게이지 기반 센서를 앰프 모듈에 연결하는 데 사용되는 신호 케이블은 다양한 요구 사항을 충족해야 합니다. 힘에 기반한 기계 작동의 신뢰성과 마찬가지로 측정의 성공 여부도 케이블 선택에 달려있습니다. 따라서 설정을 계획할 때 어떤 센서를 선택할지, 그리고 어떤 케이블을 사용할지도 고려하는 것이 좋습니다. 측정 불확실성을 결정하는 방법이나 올바른 인터페이스를 선택하는 방법 보다 덜 중요해 보일 수도 있지만 반드시 고려해야 합니다.
스트레인 게이지 센서용 연결 케이블 – 고려해야 할 사항은 무엇입니까?
측정 리드와 표준 전원 케이블의 차이점은 무엇입니까?
이 질문에 답하기 위해 스트레인 게이지 센서의 출력 전압의 크기를 고려해야 합니다.
스트레인 게이지 센서의 출력 신호는 mV/V로 표시됩니다. HBK는 설계에 따라 공칭(정격) 힘이 부하될 때 0.5mV/V에서 4mV/V 이상의 출력 신호를 전달하는 힘 센서를 제공합니다.
예를 들어, U10F/250KN은 250,000N의 힘이 적용될 때 2mV/V의 출력 신호를 갖습니다. 힘 센서는 일반적으로 5V의 여기 전압(공급 전압)으로 작동합니다. 이것은 공칭(정격) 힘에서 10mV의 출력 전압을 사용할 수 있음을 의미합니다. 이는 최신 앰프가 500,000자리 이상으로 쉽게 분해할 수 있음을 말합니다. 숫자는 0.02μV 또는 0.5N의 전압 변화에 해당합니다. 문제는 이러한 변화를 손실이나 간섭 없이 센서에서 측정 앰프로 전송하는 것입니다. 따라서 신호 케이블은 다음 요구 사항을 충족해야 합니다.
- 중요한 EMC 환경에서도 안전을 보장하는 광범위하고 효과적인 차폐
- 낮은 커패시턴스와 낮은 라인 저항 그렇지 않으면 케이블에 저항과 커패시턴스 요소가 생성됩니다. 이는 빠른 측정 중에 위상 변이 및 진폭 오류를 발생시키고 원치 않는 필터로 작용할 수 있습니다.
- 캐리어 주파수 측정 앰프를 사용할 때 원치 않는 영향을 피하기 위해 와이어의 정전 용량 대칭(개별 전선 쌍은 동일한 정전 용량을 가져야 함)
- 전자기 및 용량성 영향을 보상하기 위한 높은 기하학적 대칭
스트레인 게이지 신호 케이블은 각 신호 케이블에 4개(또는 6개)의 개별 와이어로 구성됩니다(그림 참고). 케이블 와이어 사이의 커패시턴스는 케이블의 디자인과 길이에 따라 다릅니다. 이상적으로는 모든 커패시턴스가 동일하고 가능한 한 낮습니다. 와이어 색상은 HBK 표준에 해당합니다. 파란색과 검정색은 스트레인 게이지 회로에 여기 전압을 공급합니다. 측정 신호는 증폭되고 평가되는 빨간색과 흰색 와이어에서 사용할 수 있습니다.
위에서 언급한 모든 요구 사항을 충족하려면 일반적으로 스트레인 게이지 측정용으로 설계된 케이블을 사용하는 것이 좋습니다.
다른 유형의 케이블이 있는 이유는 무엇입니까?
위에서 언급한 측면은 신호 케이블에 대한 일부 요구 사항, 즉 순전히 도량형 전제 조건만을 다룹니다.
실제로 드래그 체인에 대한 적합성, 온도 저항 증가 또는 특히 높은 측정 정확도와 같은 수많은 추가 기능이 필요합니다. 어떤 케이블도 이 모든 요구 사항을 동시에 충족할 수 없습니다.
따라서 HBK의 표준 힘 트랜스듀서 액세서리 제품군은 다양한 요구 사항을 충족하는 세 가지 유형의 케이블을 제공합니다.
두께가 4mm 미만인 Type 131 케이블은 드래그 체인을 비롯한 열악한 환경에서 사용하기에 적합합니다. 그것의 작은 직경은 기계적 관점에서 큰 이점이 있지만 더 높은 커패시턴스와 라인 저항을 초래합니다. 따라서 이 케이블은 긴 라인 길이와 함께 높은 캐리어 주파수(4.8kHz)와 함께 사용하는 것이 좋습니다. 또한 매우 빠른 측정에 사용하는 것은 케이블이 짧은 경우(10m 미만)에만 권장됩니다.
타입 131 케이블은 가능한 최소의 포스 션트를 보장하는 것이 중요한 경우에도 사용할 수 있습니다.
타입 139B 케이블의 외경은 7.5mm입니다. 모든 신호 케이블의 와이어를 덮는 차폐 외에도 개별 쌍도 차폐됩니다. 즉, 힘 센서의 출력을 측정 앰프에 연결하는 두 개의 와이어, 여기 전압을 전달하는 두 개의 와이어 및 감지 라인이 있습니다. 이렇게 하면 여기 전류가 측정 신호나 감지 라인에 영향을 미치지 않습니다.
매우 낮은 정전 용량을 가진 케이블은 높은 반송 주파수와 매우 긴 선로 길이(≥ 100m)에도 적합합니다. 기준 범위에서 고정밀 측정을 위한 첫 번째 선택입니다. 반면에 매우 뻣뻣하고 굽힘 반경이 큽니다. 따라서 타입 139B 케이블은 영구적으로 움직이는 애플리케이션이나 드래그 체인에 적합하지 않습니다. 이 케이블은 타입 131 케이블의 '전문용품'입니다.
HBK 케이블에 대한 자세한 기술 데이터는 여기에서 찾을 수 있습니다. 모든 케이블은 다양한 길이로 제공됩니다.
위 사항 외에도 온도 제한을 준수하는 것이 중요합니다. 화학적 영향도 문제를 일으킬 수 있습니다. 모든 종류의 화학 물질에 대해 케이블을 테스트하는 것은 불가능하므로 실제 테스트를 통해서만 가장 적합한 케이블을 도출할 수 있습니다.
이 기사에서 언급한 케이블은 땅에 부설하기에 적합하지 않습니다. 이러한 응용 프로그램 및 질문을 제기하는 기타 응용 프로그램의 경우 HBK 영업 담당자에게 연락해 주시기 바랍니다.
플러그를 케이블에 직접 납땜하려는 경우 실드가 접지에 광범위하게 연결되어 있는지 확인하십시오. HBK 제품은 케이블 쉴드가 힘 센서 하우징과 앰프 하우징에 전기적으로 연결되어 전체 측정 체인에 대한 패러데이 케이지를 만듭니다. 따라서 HBK 힘 측정 체인은 전자기 간섭에 대한 매우 높은 수준의 내성을 달성합니다. EMC 실험실에서의 테스트와 IEC 표준에 따른 테스트는 모든 HBK 힘 센서에 대한 형식 테스트 절차의 일부입니다.
센서와 앰프의 전위차가 다르면 케이블 쉴드에 전류가 보상되어 측정을 크게 방해할 수 있습니다. 따라서 앰프 하우징과 센서는 낮은 저항에서 단락되어야 합니다.
응용 프로그램에 매우 긴 케이블이 필요한 경우, 특히 고정 케이블과 함께 힘 트랜스듀서를 사용할 때 확장 장치를 사용하는 것이 좋습니다. 이를 위해 HBK 케이블은 미터 단위로도 제공되며, 이는 수시로 전환되는 테스트 벤치에 도움이 될 수 있습니다.