Dobór właściwego przewodu

Przewody sygnałowe używane do łączenia czujników tensometrycznych ze wzmacniaczem muszą spełniać wiele różnych wymagań. Powodzenie pomiaru, podobnie jak niezawodność działania maszyn w oparciu o pomiar siły, zależy również od doboru kabla. Planując konfigurację, warto więc zastanowić się nie tylko, który czujnik wybrać, ale także jakiego kabla użyć – choć może się to wydawać mniej ważne niż pytania o to, jak określić niepewność pomiaru lub jak wybrać odpowiednie interfejsy. W przypadku pomiarów tensometrycznych wyzwaniem jest przesłanie bardzo niewielkich zmian sygnału (rzędu setnych µV) z czujnika do wzmacniacza pomiarowego bez strat lub zakłóceń. Przewody sygnałowe muszą zatem spełniać następujące wymagania:

• rozległe, wysoce skuteczne ekranowanie gwarantujące bezpieczeństwo nawet w krytycznych środowiskach EMC;
• niskie pojemności i rezystancje linii. W przeciwnym razie w kablu tworzony jest element RC – to może powodować przesunięcia fazowe i błędy amplitudy podczas szybkich pomiarów i działać jako niepożądany filtr;
• pojemnościowa symetria przewodów (poszczególne pary przewodów muszą mieć identyczne pojemności), aby uniknąć niepożądanych wpływów podczas stosowania wzmacniaczy pomiarowych częstotliwości nośnej;
• wysoka symetria geometryczna dla kompensacji wpływów elektromagnetycznych i pojemnościowych.

Przewody sygnałowe dla układów tensometrycznych składają się z czterech (lub sześciu) oddzielnych izolowanych żył w każdym przewodzie pomiarowym. Pojemność między żyłami kabla zależy od jego konstrukcji i długości. W idealnym przypadku wszystkie pojemności są identyczne i jak najniższe.

Wspomniane powyżej aspekty obejmują tylko niektóre wymagania stawiane przewodom sygnałowym – to znaczy przesłanki czysto metrologiczne. W praktyce wymagane są liczne dodatkowe cechy, takie jak przydatność do użycia w ruchomych łańcuchach, zwiększona odporność na temperaturę czy inne parametry środowiskowe. Żaden kabel nie spełnia jednocześnie wszystkich tych wymagań. Dlatego standardowa gama akcesoriów do przetworników siły HBK obejmuje trzy rodzaje przewodów, które spełniają różne wymagania.

Przewód typu KAB131 o średnicy poniżej 4 mm doskonale nadaje się do stosowania w trudnych warunkach, w tym w ruchomych łańcuchach. Jego mała średnica jest bardzo korzystna z mechanicznego punktu widzenia, ale skutkuje wyższymi pojemnościami i rezystancjami linii. Dlatego ten kabel nie może być zalecany do użytku z wysokimi częstotliwościami nośnymi (4,8 kHz) w połączeniu z długimi liniami. Ponadto użycie w bardzo szybkich pomiarach jest zalecane tylko wtedy, gdy kabel jest krótki (mniej niż 10 m).

Przewód typu KAB139 ma średnicę zewnętrzną 7,5 mm. Oprócz ekranu, który osłania wszystkie przewody, ekranowane są dodatkowo również poszczególne pary, czyli dwa przewody łączące wyjście czujnika siły ze wzmacniaczem pomiarowym, dwa przewody przenoszące napięcie wzbudzenia oraz dwa przewody do kontroli tego napięcia. Gwarantuje to, że prądy wzbudzenia nie wpływają na sygnał pomiarowy lub linie pomiarowe. Kabel, dzięki swojej bardzo małej pojemności, nadaje się również do wysokich częstotliwości nośnych i bardzo długich linii (≥100 m). Z drugiej strony jest bardzo sztywny i ma duży promień gięcia – nie nadaje się zatem do zastosowań, w których byłby w ciągłym ruchu, ani do ruchomych łańcuchów.

Trzeci typ przewodu stanowi kompromis pomiędzy dwoma wcześniej wspomnianymi: przewody typu KAB157 mają niską pojemność, niską rezystancję linii i są mniej sztywne niż kabel podwójnie ekranowany. Ponadto można je wykorzystać do pomiarów w wyższych temperaturach.

Oprócz powyższych ważne jest zwrócenie uwagi na limity temperatury i wpływ środków chemicznych. Ponieważ niemożliwe jest przetestowanie kabla pod kątem odporności na wszystkie rodzaje chemikaliów, tylko test praktyczny może doprowadzić do znalezienia najbardziej odpowiedniego przewodu.

www.hbm.com.pl