What is the maximum length of measurement cables ?

Answer:

The maximum length of the measurement cables depends on many parameters. Some are internal because they depend on the type of signal (analogue, digital, mV / V, 4 ... 20 mA, RS-232, USB, etc.); others are external such as the electromagnetic and thermal environments of the installation. 

In practice, simple precautions will easily prevent some pitfalls:

  •  Do not route measurement cables near power cables
  •  Always use faradised (shielded) cable and connect the shield to the ground.
  •  Preferably, use twisted pairs.
  •   Adapt the wire section to the length of the wiring.

 

A.   Analogue signals

      There are mainly 3 types of analogue signals for strain gage sensors: 

  1.      Non-amplified signal (Wheatstone bridge - mV / V)

This type of signal is not normally intended to be transported over long distance. It will therefore be limited to a length of 20 m taking into account the environmental conditions mentioned hereabove.

The use of sense lines at the power supply level eliminates the effects of temperature on power cables.

A larger section of cable (eg: 0.5 mm² instead of 0.14 mm²) also makes it possible to limit voltage losses and their thermal drift. 

  1.      Amplified signal 4..20 mA

This kind of analogue signal is an industrial standard.

It has the advantage of not being sensitive to the length of the cable and therefore being able to transmit a signal over several hundred meters.

In addition, it can detect any cut wire because the signal cannot be zero.

It exists in 2 versions:

  •   2 wires where the sensor supply is provided by the measuring loop
  •   3 wires where the sensor supply is provided by a 3rd wire.

However, the sum of the voltages at the inputs of the reading devices and the available supply voltage must be considered. 

  1.     Amplified signal 0 ... 10V and -10..0..+ 10V

This type of signal has the advantage of being able to connect the reading devices in parallel and thus without interrupting the measurement loop as is the case of 4..20 mA. This is particularly useful during checks.

It also makes it possible to keep the zero at 0 V, which gives an image closer to the measured quantity, particularly in the case of bidirectional sensors (eg tension + compression).

Considering the precautions mentioned above, we recommend 50m as maximum length. 

 

B. Digital signals 

  1.      RS-232

This kind of connection is not intended for long distances.

The maximum cable length depends on the transmission speed

For example, it will be limited to 5 m in the case of a transmission to 19 200 Baud. 

  1.      RS-485

This kind of connection makes it possible to transmit signals over greater distances:

In addition, it allows to connect several devices on the same bus.

The maximum cable length also depends on the transmission speed.

Typically, with the use of line matching resistors, a length of 1200m is allowed up to a transmission rate of 100 kbps.

This maximum value may be limited by equipment manufacturers. 

  1.      USB

The USB standard does not allow a cable longer than 5m.

Note: There are repeaters that can extend this length up to 15m.

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Quelle est la longueur maximale des câbles de mesures ?

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Réponse:

La longueur maximale des câbles de mesure dépend de nombreux paramètres.
Certains sont internes car ils dépendent du type de signal (analogique, numérique, mV/V, 4…20 mA, RS-232, USB, etc.); d’autres sont externes tel que les environnements électromagnétique et thermique de l’installation.

En pratique, des précautions simples permettront d’éviter facilement certains écueils :

  • Ne pas faire cheminer des câbles de mesure près de câbles de puissance
  • Toujours utiliser du câble faradisé (blindé) et connecter le blindage à la terre.
  • De préférence, utiliser des paires torsadées.
  • Adapter la section des fils à la longueur du câblage.

  1. Signaux analogiques
    Il existe principalement 3 types de signaux analogiques pour capteur à jauges de contrainte:

    1. Signal non amplifié (pont de Wheatstone - mV/V)
      Ce type de signal n’est normalement pas prévu pour être transporté sur de grandes longueurs. On se limitera donc à une longueur de 20 m en tenant compte des conditions environnementales citées plus haut.
      L’utilisation de lignes de recopie (sense) aux niveaux de l’alimentation permet de s’affranchir des effets de la température sur les câbles d’alimentation.
      Une section de câble plus importante (ex. : 0,5 mm² au lieu de 0,14 mm²) permettra aussi d’y limiter les pertes de tension ainsi que leurs dérives thermiques.

    2. Signal amplifié 4…20 mA
      Ce type de signal est un standard industriel pour la transmission de type analogique.
      Il a l’avantage de ne pas être sensible à la longueur du câble et donc de pouvoir transmettre un signal sur plusieurs centaines de mètres.
      De plus il permet de détecter toute coupure de fil car le signal ne peut être nul.
      Il existe en 2 versions :
      • 2 fils où l’alimentation du capteur est assurée par la boucle de mesure.
      • 3 fils où l’alimentation du capteur est assurée par un 3eme conducteur.
        Il faut néanmoins tenir compte de la somme des tensions au niveau des entrées des appareils de lecture et de la tension d’alimentation disponible.

    3. Signal amplifié 0…10V et -10…0…+10V
      Ce type de signal présente l’avantage de pouvoir brancher les appareils de lecture en parallèle et donc sans interrompre la boucle de mesure comme c’est le cas du 4…20 mA. Ceci est particulièrement utile lors des contrôles.
      Il permet aussi de garder le zéro à 0 V ce qui donne une image plus proche de la grandeur mesurée notamment dans le cas des capteurs bidirectionnels (ex. : traction + compression).
      Compte tenu des précautions citées plus haut, nous préconisons 50m comme longueur maximale.

  2. Signaux digitaux

    1. RS-232
      Ce type de connexion n’est pas prévu pour de grandes distances.
      La longueur maximale de câble dépend de la vitesse de transmission.
      Par exemple, on se limitera à 5 m dans le cas d’une transmission à 19 200 Baud.

    2. RS-485
      Ce type de connexion permet de transmettre des signaux sur de plus grandes distances :
      De plus, il permet de connecter plusieurs appareils sur le même bus.
      La longueur de câble maximale dépend aussi de la vitesse de transmission.
      Typiquement, moyennant l’usage de résistances d’adaptation de ligne, on permet une longueur de 1200m jusqu’à une vitesse de transmission de 100 kbps.
      Cette valeur maximale peut être limitée par les fabricants d’équipements.

    3. USB
      La norme USB ne permet pas de câble plus long que 5m.
      Remarque : Il existe des répétiteurs qui permettent de prolonger cette longueur jusqu’à 15m.
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