Allgemeine Beschreibung Wandler
Wandler werden im industriellen Einsatz in
den unterschiedlichsten Bereichen benötigt,
um folgende, prinzipielle Aufgaben zu
erfüllen:
1. Wandlung von Signalen
2. Verstärkung von Signalen
3. Trennung von Signalen
4. Filterung von Signalen.
Ein Wandler ist meist nach folgendem
Schema aufgebaut:
Bild : Schema eines Wandlers
Eingangssignale können sein:
•Spannungen,
•Ströme
•Frequenzen
•sonstige angepasste physikalische Größen
(z.B. Druck, Temperatur, Feuchte,
PH-Werte, usw.).
Ausgangssignale können sein:
•Spannungen
•Ströme
•Frequenzen
•Signale für Feldbusschnittstellen.
Weiterhin unterscheidet man analoge und
digitale Signale, die sowohl Eingangs- als
auch Ausgangssignale sein können.
Ausgehend von den benötigten Ausgangs -
signalen müssen die Eingangssignale ent-
sprechend gewandelt werden. Wandeln
bedeutet dabei:
•das reale Umwandeln von Signalen (z.B.
von Spannung in Strom)
•das Verstärken von Signalen (z.B. von Low-
Level-Signalen in Normsignale)
•das galvanische Trennen und gegebenen-
falls Verstärken von Signalen (z.B. von ana-
logen Signalen)
• das Herausfiltern von Störungen (z.B. von
HF-Störungen aus analogen Signalen).
Die Versorgung dient zur Span nungs ver sor -
gung des Wandlers. Sie wird als zusätzliche
Hilfsenergie benötigt, wenn eine aktive
Trennung realisiert werden soll
Messwertumformer
Diese Wandler formen Eingangssignale in
andere physikalische Größen um.
Nachfolgend sind einige Beispiele aufgelistet:
Unterschiedliche Eingangssignale in analo-
ger oder digitaler Form, wie sie beispiels-
weise von Impulsgebern, Thermoelementen
oder Widerstandsgebern ausgegeben wer-
den, werden in den Messwertwandlern in die
gewünschten, normierten Ausgangsgrößen
umgewandelt.
Normsignale (Einheitssignale)
Einheitssignale sind normierte elektrische
Signale in der Prozessautomation.
Gängige Einheitssignale sind z.B. Strom -
signale nach DIN IEC 60381-1:
•0 bis 20 mA
•4 mA bis 20 mA (stromführender Nullpunkt
oder auch „Live Zero“
und Spannungssignale nach
DIN IEC 60381-2:
•0 bis 10 V
•2 V bis 10 V (spannungsführender Nullpunkt
oder auch „Live Zero“
In fast allen industriellen Anwendungen wer-
den die live-zero-Signale verwendet. Wenn
dem Messbereichsanfang ein von 0 (Null)
verschiedenes elektrisches Signal zugeordnet
wird, kann eine Drahtbruchüberwachung rea-
lisiert werden. Man bezeichnet das von Null
abweichende Anfangssignal auch als „Strom -
führender Nullpunkt“. Ein Signal von 0 mA ist
somit immer ein sicherer Hinweis auf eine
Störung.
Stromsignale werden gegenüber Spannungs -
signalen bevorzugt, da das Stromsignal
unempfindlich ist gegenüber elektromagneti-
schen Störungen (Einschalten von benach-
barten Verbrauchern) und Spannungs ver -
lusten durch den Leitungswiderstand.
Die maximale Länge der Signalleitung ist nur
durch die maximale Bürde (Widerstand), die
durch die Stromquelle betrieben werden
kann, begrenzt. Darüber hinaus bietet das
Stromeinheitssignal 4 mA… 20 mA den gro-
ßen Vorteil, dass der Signalkreis permanent
mit Energie versorgt wird. Diese Energie kann
von Messumformern für die eigene Ver sor -
gung verwendet werden. In diesem Fall muss
die SPS den Signalkreis mit Energie versor-
gen (passiver Sensor). Ein aktiver Sensor
benötigt eine Fremdspeisung des eigenen
Bedarfs.
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Signal-Trennwandler · Grundlagen
Allgemeine technische Angaben
Eingangsschutz
Beschreibt die vorgenommenen Maßnahmen
die zum Schutz vorgenommen wurden und
gibt eine Information über das maximal mög-
liche Eingangssignal.
Zur Spannungsbegrenzung werden meistens
Supressordioden und zur Strombegrenzung
PTC Widerstände eingesetzt.
Eingangswiderstand
Um eine geringe Belastung des Eingangs -
signal zu gewärleisten werden Strom-Ein -
gänge immer niederohmig und Spannungs-
eingänge immer hochohmig ausgeführt:
I: <100 Ω; U:> 10kΩ
Spannungsfall
Diese Angabe finden Sie bei Passiv Wandler.
Der Spannungsfall ist abhängig von der zu
treibenden Bürde und dem Eigenbedarf des
Gerätes. Den jewieligen Wert entnehmen Sie
den relevanten Datenblättern
Effektiv wert mes sung (True RMS)
Der Effektivwert gibt denjenigen Wert einer
Gleichgröße an, die an einem ohmschen die-
selbe elektrische Energie, also auch im zeitli-
chen Mitteldieselbe elektrische Leistung
umsetzt. Der Effektivwert hängt sowohl vom
Scheitelwert als auch von der Kurvenform
ab. Die LÜTZE Strom- oder
Spannungswandler bieten standardmäßig die
wahre Effektivwertmessung an, so dass auch
nicht sinusförmige Eingangsgrössen ein-
wandfrei gemessen werden können.
Zero / Span
Bei herkömmlichen Geräten muss ein Zero/
Span abgleich erfolgen. Dieser erfolgt über
zwei getrennte Potenziometer. Durch
Vibration, Temperatur und andere Einflüsse
muss verändern sich die Einstellwerte, so
dass priodische eine Neukalibrierung erfol-
gen muss.
Über den Null (Zero)-Abgleich erfolgt die
Nullpunkteinstellung des Ausgangs im Ver -
hältnis zum Eingang. Die Verstärkung des
Ausgangssignals im Verhältnis zum Ein -
gangssignal erfolgt über den Span Abgleich.
Dieser Abgleich muss auch immer dann
erfolgen, wenn z.B. per DIP-Schalter eine
Bereichsumstellung vorgenommen wird.
LÜTZE Wandler besitzen einen automati-
schen, temperaturunabhängigen Abgleich.
Eine Neukalibrierung, auch bei Bereichs-
wechseln ist nicht notwendig.
Bürde
Die Bürde oder auch Lastwiderstand gibt
eine Information über die Belastbarkeit des
Wandler
Versorgung
Eingangs-
signal Ausgangs-
signal
Eingangssignal Ausgangssignal
Spannung Strom/Frequenz
Strom Spannung/Frequenz
Frequenz Spannung/Strom