Wie viele Meter Kabel befinden sich noch auf einer Rolle oder Trommel? Diese Frage stellt sich regelmäßig im Lager, bei Elektroinstallationen, in der Produktion oder bei der Bestandskontrolle. Das vollständige Kabel abzurollen und anschließend wieder aufzuwickeln ist zeitaufwendig und bei langen Leitungen kaum praktikabel. Mit einem geeigneten Kabellängenmessgerät lässt sich die Länge vieler Kabel deutlich einfacher bestimmen.
Dafür kommen unterschiedliche Messverfahren infrage. Besonders relevant sind die Längenbestimmung über den elektrischen Widerstand und das sogenannte TDR-Verfahren, bei dem die Laufzeit eines elektrischen Impulses ausgewertet wird. Beide Verfahren ermöglichen eine Kabellängenmessung ohne mechanisches Abrollen, unterscheiden sich aber deutlich bei Voraussetzungen, Kabeltypen und Einsatzmöglichkeiten.
Passende Geräte für diese und weitere elektrische Messaufgaben finden Sie bei den PCE Elektro- und Magnetfeldmessgeräten von TOPA.
Warum Kabellängen elektronisch messen?
Gerade im Kabelhandel, in Werkstätten oder im Lager bleiben häufig angebrochene Kabelrollen zurück. Die ursprüngliche Länge ist bekannt, der tatsächliche Restbestand jedoch nicht. Auch bei bereits verlegten Leitungen kann es notwendig sein, die ungefähre Kabellänge oder die Entfernung zu einem Leitungsende zu bestimmen.
Eine elektronische Kabellängenmessung spart hier erheblichen Aufwand. Statt das Kabel vollständig auszulegen, wird das Messgerät mit der Leitung verbunden. Abhängig vom Verfahren kann anschließend innerhalb kurzer Zeit eine Längenangabe ermittelt werden.
Wichtig ist allerdings, dass ein Kabellängenmessgerät nicht unabhängig vom Kabeltyp misst. Leiterwerkstoff, Querschnitt, Kabelaufbau und elektrische Eigenschaften beeinflussen das Ergebnis. Das passende Messverfahren muss deshalb zur konkreten Anwendung gewählt werden.
Kabellänge über den elektrischen Widerstand bestimmen
Eine Möglichkeit besteht darin, den elektrischen Widerstand des Leiters sehr präzise zu messen. Da der elektrische Widerstand eines Leiters unter anderem von Material, Querschnitt und Länge abhängt, kann aus einem bekannten Leiterquerschnitt und Leiterwerkstoff auf die Kabellänge geschlossen werden.
Dieses Verfahren eignet sich beispielsweise für Kupfer- und Aluminiumleitungen. Damit die Berechnung funktioniert, muss das Messgerät wissen, welche elektrischen Eigenschaften das Kabel besitzt. Auch die Temperatur spielt eine Rolle, weil sich der elektrische Widerstand eines Leiters mit der Temperatur verändert.
Ein wesentlicher Punkt ist außerdem der Messaufbau: Bei der Widerstandsmessung müssen beide Enden des Leiters zugänglich sein. Das Verfahren eignet sich daher besonders für Kabelrollen, Trommeln und lose Leitungsbestände. Ein entsprechendes Gerät ist das PCE-CLT 20 Kabellängenmessgerät für Kupfer und Aluminium.
Wie funktioniert eine TDR-Kabellängenmessung?
TDR steht für "Time Domain Reflectometry", auf Deutsch Zeitbereichsreflektometrie. Statt den Leitungswiderstand auszuwerten, sendet das Messgerät einen kurzen elektrischen Impuls in das Kabel.
Dieser Impuls bewegt sich entlang der Leitung. Am Kabelende oder an Stellen, an denen sich die elektrische Impedanz deutlich verändert, wird ein Teil des Signals reflektiert und zum Messgerät zurückgesendet. Aus der Zeit zwischen dem Aussenden des Impulses und dem Eintreffen der Reflexion lässt sich die Entfernung zur reflektierenden Stelle bestimmen.
Für die Berechnung muss bekannt sein, mit welcher Geschwindigkeit sich das Signal im jeweiligen Kabel ausbreitet. Dieser Wert wird häufig als Verkürzungsfaktor oder "Velocity of Propagation", kurz VoP, bezeichnet.
Kennt das Messgerät Kabeltyp und Verkürzungsfaktor, kann es aus der gemessenen Signallaufzeit die Kabellänge bestimmen. Für diese Messaufgabe eignet sich beispielsweise das PCE-CLT 100 TDR-Kabellängenmessgerät.
Warum ist der Verkürzungsfaktor beim TDR wichtig?
Elektrische Signale bewegen sich in einem Kabel nicht mit exakt derselben Geschwindigkeit wie elektromagnetische Wellen im Vakuum. Die tatsächliche Ausbreitungsgeschwindigkeit hängt unter anderem vom Kabelaufbau und vom verwendeten Isolationsmaterial ab.
Der Verkürzungsfaktor beschreibt dieses Verhältnis. Wird ein falscher Wert verwendet, entsteht unmittelbar ein Fehler bei der berechneten Kabellänge. Eine möglichst genaue Kenntnis des Kabeltyps ist daher für eine präzise TDR-Messung entscheidend.
Bei bekannten Standardleitungen kann das Messgerät auf hinterlegte Kabeldaten zurückgreifen. Für andere Kabel lässt sich der Verkürzungsfaktor bei geeigneten Geräten individuell einstellen. Ist er unbekannt, kann er mit einer bekannten Referenzlänge des gleichen Kabeltyps bestimmt werden.
Widerstandsmessung oder TDR: Welches Verfahren eignet sich besser?
Beide Messprinzipien haben unterschiedliche Stärken.
| Verfahren | Widerstandsmessung | TDR |
|---|---|---|
| Messprinzip | Elektrischer Widerstand des Leiters | Laufzeit eines reflektierten Impulses |
| Typische Anwendung | Kabelrollen und Bestandskontrolle | Kabelrollen, installierte Leitungen und Fehlerentfernungen |
| Kabelparameter erforderlich | Material und Querschnitt | Kabeltyp beziehungsweise Verkürzungsfaktor |
| Beide Kabelenden erforderlich | Ja | In vielen Anwendungen nein |
| Geeignete Kabel | Vor allem definierte Cu- und Al-Leiter | Geeignete mehradrige, paarige oder koaxiale Leitungen |
| Zusätzlicher Nutzen | Widerstandsmessung | Entfernung zu Unterbrechungen oder anderen Reflexionsstellen |
Für die einfache Bestandskontrolle von Kupfer- und Aluminiumkabeln kann die Widerstandsmessung sehr praktisch sein. Für installierte Leitungen oder die Bestimmung einer Entfernung zu einem offenen Kabelende bietet das TDR-Verfahren zusätzliche Möglichkeiten.
Weitere Lösungen für elektrische Messaufgaben finden Sie in der Kategorie PCE Elektro- und Magnetfeldmessgeräte.
Kann TDR auch Kabelfehler erkennen?
Das Grundprinzip der TDR-Technik wird nicht nur für Längenmessungen verwendet. Änderungen der elektrischen Eigenschaften eines Kabels erzeugen Reflexionen. Deshalb können professionelle Zeitbereichsreflektometer auch dabei helfen, Unterbrechungen, Kurzschlüsse oder andere auffällige Stellen innerhalb einer Leitung zu lokalisieren.
Das Messergebnis beschreibt dabei zunächst die Entfernung vom Messgerät bis zur reflektierenden Stelle. Eine Reflexion muss deshalb korrekt interpretiert werden. Ein offenes Kabelende erzeugt beispielsweise ebenfalls eine Reflexion und kann grundsätzlich ähnlich wie eine Unterbrechung erscheinen.
Ein einfaches Kabellängenmessgerät ist daher nicht automatisch mit einem umfangreichen professionellen Kabelfehler-Ortungssystem gleichzusetzen. Das verwendete Gerät und dessen Funktionen bestimmen, welche Aussagen tatsächlich möglich sind.
PCE-CLT 20: Kabellänge über den Widerstand bestimmen
Das PCE-CLT 20 Kabellängenmessgerät ist für Kupfer- und Aluminiumleitungen vorgesehen. Es bestimmt die Kabellänge über den elektrischen Widerstand des Leiters. Dafür werden beide Kabelenden mit den mitgelieferten Kelvinklemmen verbunden.
Das Gerät unterstützt vordefinierte Leiterquerschnitte von 0,15 bis 240 mm² und bietet zusätzlich Speicherplätze für eigene Kabeltypen. Der nutzbare Messbereich ist vom jeweiligen Kabel abhängig und reicht laut Gerätespezifikation bis zu 30 km.
Neben der Kabellänge kann das Gerät den elektrischen Widerstand erfassen. Eine Temperaturmessung unterstützt dabei die Berücksichtigung des Temperatureinflusses auf den Leiterwiderstand.
Damit eignet sich das PCE-CLT 20 insbesondere für Lager, Kabelhandel, Werkstatt und Produktion, wenn Restlängen von geeigneten Kupfer- oder Aluminiumleitungen ohne vollständiges Abrollen bestimmt werden sollen.
PCE-CLT 100: Kabellänge mit TDR bestimmen
Das PCE-CLT 100 TDR-Kabellängenmessgerät arbeitet dagegen mit dem TDR-Laufzeitverfahren. Der Messbereich für die Kabellänge liegt zwischen 5 und 1.500 m bei einer Auflösung von 0,1 m.
Für häufig verwendete Leitungen verfügt das Gerät über eine Datenbank mit zahlreichen Kabeltypen. Darüber hinaus können individuelle Kabeldaten beziehungsweise Verkürzungsfaktoren hinterlegt werden. Dadurch lässt sich das Gerät an unterschiedliche Kabelarten anpassen.
Der interne Speicher ermöglicht die Dokumentation mehrerer Messungen. Über USB-C können gespeicherte Daten weiterverarbeitet werden.
Das PCE-CLT 100 eignet sich damit besonders für Anwender, die Kabellängen über die Laufzeit bestimmen oder mit unterschiedlichen Kabeltypen arbeiten möchten.
Typische Anwendungen in Lager, Installation und Service
In einem Kabel- oder Materiallager kann die elektronische Längenmessung die Inventur deutlich vereinfachen. Statt schwere Trommeln abzuwickeln, lässt sich der verbliebene Bestand bei geeigneten Kabeln direkt bestimmen. Auch bei der Materialplanung kann schnell geprüft werden, ob die vorhandene Restlänge für einen Auftrag ausreicht.
Bei Elektroinstallationen bietet insbesondere das TDR-Prinzip weitere Möglichkeiten. Ist nur ein Kabelende zugänglich, kann die Entfernung zum offenen Ende bestimmt werden, sofern Kabeltyp und Messbedingungen für das Verfahren geeignet sind.
Auch bei Wartung und Fehlersuche kann die Entfernung zu einer Unterbrechung eine wichtige Information liefern. Der ermittelte Wert bezieht sich allerdings auf die tatsächliche Kabellänge und nicht zwangsläufig auf die geradlinige Entfernung oder den sichtbaren Verlauf der Kabeltrasse.
Neben Kabellängenmessgeräten bietet TOPA weitere PCE Instruments Messgeräte für elektrische, mechanische und industrielle Messaufgaben an.
Was beeinflusst die Genauigkeit?
Bei der Widerstandsmessung spielen vor allem der tatsächliche Leiterquerschnitt, das Leitermaterial und die Temperatur eine Rolle. Auch Übergangswiderstände an schlechten Kontakten können die Messung beeinflussen. Aus diesem Grund werden beim PCE-CLT 20 Kelvinklemmen eingesetzt, die eine präzisere Widerstandsmessung ermöglichen.
Bei der TDR-Messung ist insbesondere der korrekte Verkürzungsfaktor entscheidend. Abweichende Kabelkonstruktionen, Verbindungen, Abzweigungen oder Änderungen der Impedanz können zusätzliche Reflexionen erzeugen. Bei unbekannten Kabeln empfiehlt sich deshalb nach Möglichkeit eine Referenzmessung an einer bekannten Länge.
Für beide Verfahren gilt: Das Messgerät liefert nur dann einen belastbaren Wert, wenn Kabeltyp, Messverfahren und Geräteeinstellungen zur jeweiligen Leitung passen.
Kabel messen statt Kabel abrollen
Kabellängen lassen sich bei geeigneten Leitungen elektronisch bestimmen, ohne eine komplette Kabelrolle oder Trommel abwickeln zu müssen. Für Kupfer- und Aluminiumleitungen mit bekannten Querschnitten bietet sich beispielsweise die Bestimmung über den elektrischen Widerstand an. Das TDR-Verfahren bestimmt die Entfernung dagegen aus der Laufzeit eines reflektierten elektrischen Signals und bietet insbesondere bei installierten oder nur einseitig zugänglichen Leitungen zusätzliche Möglichkeiten.
Welches Verfahren besser geeignet ist, hängt deshalb nicht primär von der maximalen Messlänge ab. Entscheidend sind Kabeltyp, Zugänglichkeit der Kabelenden und die konkrete Messaufgabe.
Für die Widerstandsmessung bietet TOPA das PCE-CLT 20 an, während das PCE-CLT 100 nach dem TDR-Prinzip arbeitet. Weitere elektrische Messgeräte finden Sie in der Kategorie PCE Elektro- und Magnetfeldmessgeräte.
Häufige Fragen zur Kabellängenmessung
Ja. Je nach Kabeltyp kann die Länge beispielsweise über den elektrischen Widerstand oder mit einem TDR-Kabellängenmessgerät bestimmt werden. Das Kabel muss dafür nicht vollständig von der Rolle oder Trommel abgewickelt werden.
TDR steht für "Time Domain Reflectometry". Das Messgerät sendet einen elektrischen Impuls in das Kabel und wertet die Laufzeit des reflektierten Signals aus. Daraus kann die Entfernung zum Kabelende oder zu einer anderen reflektierenden Stelle berechnet werden.
In vielen Anwendungen reicht der Zugang zu einem Kabelende. Das ist ein wichtiger Vorteil gegenüber der Längenbestimmung über den Leiterwiderstand, bei der beim PCE-CLT 20 beide Kabelenden angeschlossen werden müssen.
Der Verkürzungsfaktor beschreibt, wie schnell sich ein Signal im Kabel im Verhältnis zur Lichtgeschwindigkeit ausbreitet. Für eine korrekte TDR-Längenbestimmung muss dieser Wert zum jeweiligen Kabel passen.
TDR-Technik kann die Entfernung zu deutlichen Impedanzänderungen wie offenen Leitungsstellen oder Kurzschlüssen bestimmen. Die konkreten Möglichkeiten hängen jedoch vom verwendeten Messgerät, Kabeltyp und Fehlerbild ab.
