Проектирование измерительных линий

системы мониторинга инженерных конструкций

При проектировании измерительных линий важное значение имеет суммарная длина каждой из них.

Длина измерительной линии определяется как сумма длин кабелей соединяющих между собой все подключаемые к измерительной линии датчики включая кабель идущий от преобразователя интерфейса до первого из цифровых датчиков измерительной линии. Суммарная длина кабеля определяет допустимые скорости, которые могут быть обеспечены на интерфейсе.

Зависимость скорости передачи информации от длины кабельной линии

Из графика видно что для скоростей 1 МБит/сек суммарная длина кабеля измерительной линии не должна превышать 40 м, тогда как для скорости 100 кБит/сек суммарная длина кабеля ограничивается типом кабеля и для кабелей с низким (5 мОм/м) погонным сопротивлением равна 340м, а с высоким (70 мОм/м) погонным сопротивлением равна 250м.

При выборе типа кабеля для измерительной линии учитывать следующие требования:

кабель должен содержать две витые пары в экране (допускается использование кабеля четыре витые пары в экране);
кабель должен обеспечивать необходимый температурный диапазон эксплуатации;
при типовой организации электропитания цифровых датчиков (по одной из витых пар кабеля) тип кабеля следует выбирать по таблице, в которой приведены марки кабелей рекомендуемые для различных требований к параметрам измерительных линий.

Примечание

максимально возможная длина измерительной линии для интерфейса CAN при скорости передачи данных до 100 кБит/с составляет 280 м, максимально допустимая длина измерительной линии для интерфейса RS-485 при скорости передачи данных до 19,2 кбит/с и использовании кабеля с погонным сопротивлением по цепи питания не выше 10 мОм/м (AWG 15) составляет 800 м.

Требования к параметрам проектируемой измерительной линии			Рекомендуемая марка кабеля измерительной линии
Длина	Суммарная потребляемая мощность цифровых датчиков	Тип и максимальная допустимая скорость интерфейса	Рекомендуемая марка кабеля измерительной линии
до 40 м	до 12 Вт	CAN 1Мбит/с RS-485 115.2 кбит/с	Cabeus RS-485 2x2x24AWG/7 Кабель для интерфейса RS-485/RS-422, 2x2x24 AWG, многожильный, температурный диапазон — 45 C — +80 C. аналоги Belden 9842 (305м), Teldor 9392L02129D#30T
до 40 м	до 20 Вт	CAN 1Мбит/с RS-485 115.2 кбит/с	Cabeus RS-485 2x2x22AWG/7 Кабель для интерфейса RS-485/422, 2x2x22 AWG (SF/UTP), многожильный, температурный диапазон -55°С — +70°С. аналоги Belden 3107A (305м), Teldor 9FY9F2L101
до 100 м	до 5 Вт	CAN 300 кбит/с RS-485 115.2 кбит/с	Cabeus RS-485 2x2x24AWG/7 Кабель для интерфейса RS-485/RS-422, 2x2x24 AWG, многожильный, температурный диапазон — 45 C — +80 C. аналоги Belden 9842 (305м), Teldor 9392L02129D#30T, ТехноКИП 2х2х0,6
до 100 м	до 8 Вт	CAN 300 кбит/с RS-485 115.2 кбит/с	Cabeus RS-485 2x2x22AWG/7 Кабель для интерфейса RS-485/422, 2x2x22 AWG (SF/UTP), многожильный, температурный диапазон -55°С — +70°С. аналоги Belden 3107A (305м), Teldor 9FY9F2L101
до 250 м	до 3,5 Вт	CAN 100 кбит/с RS-485 57.6 кбит/с	Cabeus RS-485 2x2x22AWG/7 Кабель для интерфейса RS-485/422, 2x2x22 AWG (SF/UTP), многожильный, температурный диапазон -55°С — +70°С. аналоги Belden 3107A (305м), Teldor 9FY9F2L101
до 250 м	до 20 Вт	CAN 100 кбит/с RS-485 57.6 кбит/с	Магистральный кабель для сетей DeviceNet, 2×18 AWG + 2×15 AWG S/STP (IEC 60332-1), в оболочке из огнестойкого малодымного безгалогенного компаунда (FR-LSZH)
до 500 м	до 10 Вт	RS-485 19.2 кбит/с	Магистральный кабель для сетей DeviceNet, 2×18 AWG + 2×15 AWG S/STP (IEC 60332-1), в оболочке из огнестойкого малодымного безгалогенного компаунда (FR-LSZH)
до 800 м	до 5 Вт	RS-485 19.2 кбит/с	Магистральный кабель для сетей DeviceNet, 2×18 AWG + 2×15 AWG S/STP (IEC 60332-1), в оболочке из огнестойкого малодымного безгалогенного компаунда (FR-LSZH)

Для подбора кабеля нужного сечения ниже приведена таблица перевода номеров AWG в дюймы и миллиметры.

AWG

Диаметр

Количество витков

Площадь

Сопротивление медной жилы

Допустимая токовая нагрузка медной жилы с изоляцией при 60/75/90 °C(A)

Примерный метрический витой эквивалент

Ток плавления (медь)

дюймы

мм

в дюйме

в см

круговой мил

мм²

(Ом/км)
(мОм/м)

Ом/кфут
(мОм/фут)

по Прису
(~10с)

по Ондердонку
(1с)

по Ондердонку
(32мс)

0,0571

1,450

17,5

6,90

3,26

1,65

10,45

3,184

30/0,25

140 А

477 А

2,7 kA

0,0508

1,291

19,7

7,75

2,58

1,31

13,17

4,016

—/—/18

117 А

377 А

2,1 kA

0,0453

1,150

22,1

8,70

2,05

1,04

16,61

5,064

32/0,2

99 А

300 А

1,7 kA

0,0403

1,024

24,8

9,77

1,62

0,823

20,95

6,385

—/—/14

24/0,2

83 А

237 А

1,3 kA

0,0359

0,912

27,9

11,0

1,29

0,653

26,42

8,051

70 А

189 А

1 kA

0,0320

0,812

31,3

12,3

1,02

0,518

33,31

10,15

16/0,2

58,5 А

149 А

834 A

0,0285

0,723

35,1

13,8

0,810

0,410

42,00

12,80

13/0,2

49 A

119 A

662 A

0,0253

0,644

39,5

15,5

0,642

0,326

52,96

16,14

7/0,25

41 A

94 A

525 A

0,0226

0,573

44,3

17,4

0,509

0,258

66,79

20,36

35 A

74 A

416 A

0,0201

0,511

49,7

19,6

0,404

0,205

84,22

25,67

1/0,5, 7/0,2, 30/0,1

29 A

59 A

330 A

0,0179

0,455

55,9

22,0

0,320

0,162

106,2

32,37

24 A

47 A

262 A

Также для определения требуемого типа кабеля в зависимости от параметров измерительной линии можете воспользоваться калькулятором:

Основные рассчетные данные для выбора типа кабеля и мощности источника
Допустимое удельное сопротивление цепи кабеля ИЛ (не более), Ом/км
Допустимый класс кабеля ИЛ (не более)
Диаметр проводника кабеля ИЛ (не менее) мм.
Сечение проводника кабеля ИЛ (не менее) мм².
Требуемая мощность источника ИЛ (не менее), Вт

Дополнительная рассчетные данные
Суммарная мощность датчиков в ИЛ, Вт
Напряжение на дальнем конце ИЛ, В
Ток в цепи электропитания ИЛ, А
Суммарное сопротивление цепей (Uпит+GND), Ом
Cопротивление проводника цепи питания, Ом

AWG	Диаметр. мм	Площадь сечения. мм²	Погонное сопротивление. Ом/км	Погонный вес. кг/км
4	5.189	21.15	0.815	188
6	4.115	13.3	1.297	118.2
8	3.264	8.37	2.061	74.38
10	2.588	5.26	3.277	46.77
11	2.304	4.17	4.134	35.05
12	2.052	3.31	5.217	29.46
13	1.829	2.626	5.562	23.36
14	1.628	2.084	8.268	18.45
15	1.45	1.652	10.43	14.69
16	1.29	1.309	13.19	11.62
17	1.151	1.039	16.57	9.24
18	1.024	0.826	20.96	7.32
19	0.912	0.652	26.41	5.8
20	0.813	0.519	33.14	4.61
21	0.724	0.412	41.99	3.66
22	0.643	0.325	53.15	2.89
23	0.574	0.259	66.6	2.31
24	0.511	0.205	84.32	1.82
25	0.455	0.163	106.3	1.44
26	0.404	0.128	134.5	1.14
27	0.361	0.102	168.8	0.91
28	0.32	0.081	214.2	0.72
29	0.287	0.065	266.4	0.58
30	0.254	0.051	341.2	0.45
31	0.226	0.04	427	0.359
32	0.203	0.032	538	0.238
33	0.18	0.025	679	0.226
34	0.16	0.02	856	0.179
35	0.142	0.016	1086	0.142
36	0.127	0.013	1361	0.113

Задаваемые требования к измерительной линии (ИЛ)
Напряжение источника питания в ИЛ, В
Суммарная длина ИЛ, м
Количество датчиков в ИЛ, шт

Параметры не подлежащие изменению
Мощность датчика ZET7xxx, Вт	0.5
Допустимое падение напряжения питания на конце ИЛ	20%

Проектирование измерительных линий

ZETLAB

Предприятие

Поддержка

Продукция