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Elektrischer Anschluss von LVDT-WegaufnehmernTechnische Informationen zum elektrischen Anschluss von LVDT-Wegaufnehmern

Elektrischer Anschluss von Wegaufnehmer LVDT an Auswerteelektronik

Ein bei Anwendern und Lieferanten von LVDT-Wegaufnehmern häufig diskutiertes Thema ist die Ausführung des elektrischen Anschlusses zwischen LVDT und Auswerteelektronik. Besonders bei größeren Abständen (> 5 m), geforderter hoher Genauigkeit und ungünstigen Betriebsbedingungen (starke elektromagnetische Störfelder!) muss diesem Problem eine besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden, wenn es auch als Lösung kein "todsicheres" Geheimrezept gibt.

LVDTs (differentialtransformatorische Wegaufnehmer) bestehen im Prinzip aus 3 Spulensystemen, nämlich einer Primärspule und 2 Sekundärspulen. Die Primärspule wird von einem Oszillator (üblicherweise in der Auswerteelektronik mit integriert) mit einer Wechselspannung von 2 ... 10 kHz versorgt (abhängig von Gebermodell und Oszillatorausführung). In die beiden Sekundärspulen wird nun, abhängig von der Lage des Kernes, eine Wechselspannung transformiert. Die Ausgangssignale der beiden Sekundärspulen werden, je nach Auswerteelektronik, als 2-, 3- oder 4-Leiter zur Demodulatorschaltung geführt (in der Auswerteelektronik) und dort demoduliert.

Grundsätzlich sollte beachtet werden, dass, wann immer möglich, bereits unmittelbar am Sensor die Zusammenschaltung der beiden Sekundärspulen zwecks Differenzbildung von 4 Leitern auf 3 oder gar 2 erfolgen sollte. Es ist immer unzweckmäßig, diese Differenzbildung erst an der Elektronik zu machen.

Für mittlere Abstände (z.B. 5 m) zwischen Sensor und Elektronik genügt es meist nur die Sekundärleitungen abzuschirmen und die Versorgung des Primärkreises ohne Abschirmung zu betreiben. Besonders geeignet ist hierzu das Belden-Kabel Typ 8786, welches 4 gemeinsam abgeschirmte Leitungen und 2 nicht abgeschirmte Leitungen führt.

Bei großen Leitungslängen (> 20 m) und bei starker Störeinstrahlung müssen die Sekundärleitungen und die Primärleitungen getrennt abgeschirmt verlegt werden.

Auf keinen Fall sollten die Sekundär- und Primärleitungen innehalb eines mehradrigen, gemeinsam abgeschirmten Kabels geführt werden, da dies leicht zu Übersprechen der Primär- auf die Sekundärleitungen führen kann. Dies macht sich dann als hohe Nullspannung bemerkbar (keine saubere Nullpunkteinstellung mehr möglich).

Generell sollte die Abschirmung an der Elektronikseite auf GND/Masse gelegt werden und nicht an der Sensorseite.

Werden mehrere Geber in unmittelbarer Nähe gemeinsam betrieben, so müssen die hier beschriebenen Abschirmregeln für jeden einzelnen Geber eingehalten werden. Zusätzlich ist es unter Umständen noch notwendig, die einzelnen Oszillatorspannungen untereinander zu synchronisieren, damit es nicht zu Schwebungserscheinungen kommt. Die meisten modernen LVDT-Elektroniken sehen diese Möglichkeit des Master-Slave-Betriebes vor.

Bei sorgfältiger Durchführung der Abschirmung und Wahl von geeigneten, kapazitätsarmen Kabeln lassen sich bei Oszillatorfrequenzen von 2 ... 4 kHz Entfernungen von bis zu 100 m ohne größeren Genauigkeitsverlust realisieren.