Schwerpunkte

Kelvin-/Vierleiter-Anordnung

Fehler beim Bestimmen des Sensorwiderstands beseitigen

15. Januar 2021, 13:01 Uhr   |  Bill Schweber

Fehler beim Bestimmen des Sensorwiderstands beseitigen
© Vishay

Chip-Widerstand WSK1206R0100FEA mit 0,01 Ω und 0,25 W im Format 3216 für den Anschluss von vier Leitern in Strommessanwendungen

Um die Fehlergröße ‚Sensorleitung‘ bei der Messung des Sensorwiderstands zu beseitigen, wird eine Vierleiter- bzw. Kelvin-Anordnung eingesetzt. Dies kostet nicht mehr als zwei einfache Leiter für das Ablesen der Spannung über den Sensor.

Werden Testgeräte für die Prüfung von Produkten oder Systemkalibrierungen eingesetzt, muss häufig die Widerstandsänderung durch einen niederohmigen Sensor in vielen Metern Entfernung bestimmt werden. Einfach eine bekannte Spannung über die dünndrähtigen Sensorleitungen anzulegen, den Strom zu messen und mithilfe des ohmschen Gesetzes (Widerstand = Spannung/Strom (R = U/I)) den Sensorwiderstand zu berechnen, funktioniert in diesem Fall aber nicht. Nennwiderstand und Temperaturbeiwert der Sensoranschlüsse können das Ergebnis beträchtlich verfälschen und lassen sich zudem nicht herauskalibrieren. Das Problem aber lässt sich umgehen.

Vierleiter- oder Kelvin-Messung als Lösung

Vierleiter-/Kelvin-Anordnung
© Texas Components Corporation

Die Verfälschung der Widerstandsmessung durch die Sensorzuleitungen kann mit einer Vierleiter-/Kelvin-Anordnung verhindert werden.

Die Vierleiter- beziehungsweise Vierdraht- oder Kelvin-Messung ist ein weit verbreitetes Verfahren für die Beseitigung von leitungsbedingten Fehlern bei der Messung des Sensorwiderstands. Hierfür wird der Sensor über die vorhandenen Leitungsanschlüsse an eine Stromquelle mit bekanntem Strom angeschlossen. Dann werden zwei weitere Leiter an den Sensor angeschlossen, um die Spannung über den Sensor mit einem hochohmigen Voltmeter oder Trennverstärker zu bestimmen. Der bekannte Strom und die gemessene Spannung werden in das ohmsche Gesetz eingesetzt – und fertig. Mit dieser Vierleiteranordnung und zwei zusätzlichen einfachen Spannungsmessdrähten kann vermieden werden, dass der Widerstand der Sensoranschlussleitungen in die Gleichung eingeht.

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1. Fehler beim Bestimmen des Sensorwiderstands beseitigen
2. Eigenerwärmung des Sensors verhindern

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