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.
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.
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.
Характеристики
| Требования к параметрам проектируемой измерительной линии | Рекомендуемая марка кабеля измерительной линии | |||
|---|---|---|---|---|
| Длина | Суммарная потребляемая мощность цифровых датчиков | Тип и максимальная допустимая скорость интерфейса | ||
| 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 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 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 20 Вт | CAN 100 кбит/с RS-485 57.6 кбит/с | Магистральный кабель для сетей DeviceNet, 2x18 AWG + 2x15 AWG S/STP (IEC 60332-1), в оболочке из огнестойкого малодымного безгалогенного компаунда (FR-LSZH) | 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, 2x18 AWG + 2x15 AWG S/STP (IEC 60332-1), в оболочке из огнестойкого малодымного безгалогенного компаунда (FR-LSZH) | 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, 2x18 AWG + 2x15 AWG S/STP (IEC 60332-1), в оболочке из огнестойкого малодымного безгалогенного компаунда (FR-LSZH) | 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.
Характеристики
| 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 | мм 2 | (Ом/км) (мОм/м) | Ом/кфут (мОм/фут) | по Прису (~10с) | по Ондердонку (1с) | по Ондердонку (32мс) | |||
| 15 | 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 | ||
| 16 | 0,0508 | 1,291 | 19,7 | 7,75 | 2,58 | 1,31 | 13,17 | 4,016 | —/—/18 | 117 А | 377 А | 2,1 kA | ||
| 17 | 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 | ||
| 18 | 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 | |
| 19 | 0,0359 | 0,912 | 27,9 | 11,0 | 1,29 | 0,653 | 26,42 | 8,051 | 70 А | 189 А | 1 kA | |||
| 20 | 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 | ||
| 21 | 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 | ||
| 22 | 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 | ||
| 23 | 0,0226 | 0,573 | 44,3 | 17,4 | 0,509 | 0,258 | 66,79 | 20,36 | 35 A | 74 A | 416 A | |||
| 24 | 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 | ||
| 25 | 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) мм 2 . | — |
| 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 | — |
Характеристики
| 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 |