bmcm MA-UNI Benutzerhandbuch
Universeller messverstärker
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Andere Handbücher für MA-UNI:
- Installation (8 Seiten) ,
- Bedienungsanleitung (8 Seiten)
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Verwandte Anleitungen für bmcm MA-UNI
Inhaltszusammenfassung für bmcm MA-UNI
- Seite 1 Benutzerhandbuch MA-UNI Universeller Messverstärker Patent Nr. 196 52 293...
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Seite 3: Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis 1 Überblick 1.1 Urheberrechte 1.2 BMC Messsysteme GmbH 1.3 Einleitung 1.3.1 Allgemeines 1.3.2 Anwendungsbereiche 1.3.3 Eckdaten 2 Grundlagen 2.1 Technische Beschreibung 2.1.1 Auswahl der Betriebsarten 2.1.2 Beschreibung der Betriebsarten 2.2 Funktionsgruppen 2.2.1 Eingangsvorverstärker 2.2.2 Signalaufbereitung 2.2.3 Signaltrennung 2.2.4 Ausgangsbereich 2.2.5 Versorgungsteil 2.2.6 Sonstiges 3 Installation und Konfiguration... - Seite 4 4.2.7 Weg, Winkel mit Potentiometer 4.2.8 Druck, Kraft 4.2.9 Temperatur mit Thermoelement 4.2.10 Schall, Durchfluss 4.2.11 Feuchte, Beschleunigung 4.2.12 externe Vorfilter und Vorverstärker 4.2.13 MA-UNI als ±5V DC-Speisemodul 4.2.14 MA-UNI als 4mA DC-Speisemodul 5 Technische Daten 6 Index Seite iv © BMC Messsysteme GmbH...
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Seite 5: Überblick
Bedienung oder aus irgendwelchen Fehlern am System resultieren. Änderungen, die dem technischen Fortschritt dienen, bleiben uns vorbehalten. Der Universalmessverstärker MA-UNI sowie das vorliegende Handbuch und sämtliche darin verwendeten Namen, Marken, Bilder und sonstige Bezeichnungen und Symbole sind ihrerseits gesetzlich sowie aufgrund nationaler und internationaler Verträge geschützt. -
Seite 6: Bmc Messsysteme Gmbh
Überblick 1.2 BMC Messsysteme GmbH BMC Messsysteme GmbH steht für innovative Messtechnik "made in Germany". Vom Sensor bis zur Software bieten wir alle für die Messkette benötigten Komponenten an. Unsere Hard- und Software ist aufeinander abgestimmt und dadurch besonders anwenderfreundlich. Darüber hinaus legen wir größten Wert auf die Einhaltung gängiger Industriestandards, die das Zusammenspiel vieler Komponenten erleichtern. -
Seite 7: Einleitung
Tachogeneratoren können Drehzahlerfassung herangezogen werden. Der MA-UNI kann für fast alle Messaufgaben verwendet werden, bei denen eine physikalische Messgröße in ein skaliertes analoges Spannungssignal aufbereitet werden soll. Fast alle gängigen Messaufnehmer sind am Modul anschließbar. Mit wenigen externen Bauteilen kann des Modul für andere Messbereiche und Messaufgaben angepasst werden. - Seite 8 Das Modul enthält folgende Funktionsgruppen: • Eingangsvorverstärker • Signalaufbereitung • galvanische Signaltrennung • Ausgangsteil mit Filter und Schalter • Generator • Versorgungsteil Abbildung 2: Blockschaltbild MA-UNI Der Messverstärker MA-UNI darf aus VDE-Gründen nicht für Sicherheitsschutztrennungen eingesetzt werden! Seite 8 © BMC Messsysteme GmbH...
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Seite 9: Anwendungsbereiche
Überblick 1.3.2 Anwendungsbereiche Die Einsatzbereiche des MA-UNI sind vielfältig. Direkt erfassbar sind die elektrischen Grundgrößen Spannung, Strom und Widerstand. Alle „mechanischen Größen“ können daraus abgeleitet werden. Folgende Messverfahren werden vom MA-UNI angeboten: • Spannung und Strom DC + AC •... -
Seite 10: Grundlagen
Nullpunkt (Offset) und Verstärkung (Gain) können mit Trimmpotentiometern abgeglichen werden. 2.1.2 Beschreibung der Betriebsarten 2.1.2.1 Spannungsmessbetrieb Der Eingangswiderstand des MA-UNI Moduls beträgt 1MΩ bzw. 2MΩ differenziell. Zur Vermeidung von Störungen sollten die Messkabel immer abgeschirmt sein. Optimale Ergebnisse erzielt man dabei mit symmetrischer Anschlussart. -
Seite 11: Temperaturmessung
Grundlagen eine versehentliche falsche Schalterstellung nicht das Modul zerstören kann, wurde der Strommessbetrieb nicht über einen Schalter realisiert. Den Stromshunt setzt man daher gesondert mit Hilfe der Lötbrücke J4 auf der Unterseite des MA- UNI in Betrieb. Bei 4-20mA-Schnittstellen kann mit Hilfe des erweiterten Offsets (±100% ⇔ DIP6 ON) der Nullpunkt bei 4mA justiert werden. -
Seite 12: Trägerfrequenzmessbetrieb
Grundlagen 2.1.2.5 Trägerfrequenzmessbetrieb Im Trägerfrequenzmessbetrieb wird als EX Versorgung eine 5kHz Sinusspannung für den Aufnehmer zur Verfügung gestellt. Das modulierte Aufnehmersignal wird einem Demodulator eine Aufnehmersignal proportionale Gleichspannung umgewandelt. Für induktive Aufnehmer ist auch ein Halbbrückenbetrieb durch Verbinden des LO-Einganges mit 0V möglich. Bei längeren Kabeln bewirkt dies jedoch eine Phasenverschiebung. -
Seite 13: Betrieb Mit Gleichrichtung
Grundlagen 2.1.2.7 Betrieb mit Gleichrichtung In den Betriebsarten Spannung und Strom kann das Signal gleichgerichtet werden. Dabei wird, wie bei einfachen Multimetern, eine Einweggleichrichtung mit Glättung angewandt. Der Gleichrichtwert entspricht dem 1,414-fachen des Wechselspannungseffektivwertes bei einer Sinusspannung. Asymmetrische und nicht sinusförmige Wechselspannungen können den Gleichrichtwert verfälschen. Die Glättung lässt nur eine Messfrequenz bis ca. -
Seite 14: Signalaufbereitung
Grundlagen Die Eingangsschutzbeschaltung erlaubt eine kurzfristige Überlastung des Moduls bis max. 240V AC. 2.2.2 Signalaufbereitung Durch entsprechende Anwahl der Betriebsart wird nach dem Vorverstärker das Signal je nach Anwendung aufbereitet. 2.2.2.1 Nullpunktabgleich (Offset) In allen Messbereichen ist ein Feinabgleich mit dem Nullpunktpoti möglich. Der Feinabgleich ist ab Werk voreingestellt. -
Seite 15: Ausgangsbereich
Grundlagen 2.2.4 Ausgangsbereich Der Messverstärker liefert eine galvanisch getrennte Ausgangsspannung von ±5V DC proportional zum Eingangssignal. Der kurzschlussfeste Ausgang kann Lasten größer als 1kΩ treiben. Da der Spannungsabfall am Ausgangsschalter zu Messfehlern führt, sollte die Last >10kΩ sein. Bei Übersteuerung des Moduls steigt die Ausgangsspannung bis auf ca. -
Seite 16: Generator Für Sensorspeisung
Grundlagen 2.2.4.2 Generator für Sensorspeisung Am eingebauten AC- oder DC-Generator können induktive oder resistive Aufnehmer in Voll- und Halbbrückenschaltung angeschlossen werden. Der AC- Generator liefert ein sinusförmiges 5kHz Signal, der DC-Generator eine ±2,5V DC-Spannung. Bei Halb- und Viertelbrückenbetrieb muss der LO-Eingang mit 0V verbunden werden. -
Seite 17: Kalibrieren Von Aufnehmern
Grundlagen Mehrleitertechniken benötigt wird. Falls das Modul in Modulbackplanes von ® ® Analog Devices oder BURR BROWN eingesetzt wird, muss dieser PIN entfernt werden oder ein entsprechendes Loch muss in der Backplane vorgesehen werden. Gegebenenfalls sind auch die SEN-Pins auszulöten (s. Kap. 2.2.4.2 Generator für Sensorspeisung, S.16). -
Seite 18: Installation Und Konfiguration
Installation und Konfiguration Installation und Konfiguration 3.1 Anschluss des Moduls Das Modul wird mit einer 5V Gleichspannungsquelle betrieben. Dazu ist ein entsprechendes Modulboard (z. B. AP2, AP8, AAB) notwendig. In Geräten der BMC Messsysteme GmbH muss das Modul nur eingesetzt und angeschraubt werden. -
Seite 19: Bedienelemente
Nullpunkt (Offset) Feinabgleich Nullpunkt (Offset) Grobabgleich (±100%) Abbildung 3 Der MA-UNI hat verschiedene Bedienelemente. An der Vorderseite sind acht Konfigurationsschalter und drei Abgleichpotentiometer. Mit den Schaltern bestimmt man Betriebsart, Verstärkung, Nullpunktbereich und Filtereckfrequenz, die Potentiometer stellen Nullpunkt und Verstärkung ein. Der Groboffsetabgleich ist nach Betätigen des DIP-Schalters 6 möglich. -
Seite 20: Anschlussbelegung
Installation und Konfiguration 3.3 Anschlussbelegung I/O COM PGND +SEN -SEN Top View ® Die Anschlussbelegung entspricht den Modulen der Hersteller BURR BROWN ® und Analog Devices . Es wurde zusätzlich jedoch ein Anschlusspin (PIN 7; 0EX) definiert, um weiterreichendere Einsatzgebiete zu ermöglichen. Die Anschlüsse (-SEN und +SEN) des Messverstärkers sind immer aktiv. -
Seite 21: Konfigurationstabelle (Auf Modul)
Installation und Konfiguration 3.4 Konfigurationstabelle (auf Modul) Obige Tabelle gibt an, welche der acht DIP-Schalter (Switch) auf AN (ON) oder AUS (OFF) stehen müssen, um Messbereich (Measuring Range), Betriebsart (Operation Mode), Nullpunktbereich (Offset) und Filtereckfrequenz (Cut-Off Frequency) zu bestimmen und welche Jumper für die möglichen Betriebsarten - Spannung und Strom (AC oder DC), Widerstand (R), DMS (strain gauge) und Trägerfrequenz (carrier frequency) - gesetzt werden müssen. -
Seite 22: Ausgangsschalter
Modul wird mit einem TTL oder transistor CMOS Pegel geschaltet. Ansteuerung kann auch direkt durch einen Schalter, Transistor oder MA-UNI Optokoppler erfolgen. Unbenutzt muss EN auf I/O COM liegen. Output TTL- MA-UNI Verwendung des EN Eingangs als controlling Multiplexer Ersatz TTL-... -
Seite 23: Kalibrieren
Installation und Konfiguration 3.6 Kalibrieren Die Messbereiche besitzen eine Genauigkeit von ±0,1%. Die Genauigkeit der verschiedenen Betriebsbereiche können sich im ungünstigsten Fall dazuaddieren. Für genaue Messungen muss also der jeweils benutzte Messbetrieb und -bereich mit Referenzen abgeglichen werden. Beim Kalibrieren immer zuerst den Nullpunkt (Offset) justieren, dann die Verstärkung (Gain) am Endpunkt (+5V oder -5V) abgleichen. -
Seite 24: Softwareparametrisierung
Installation und Konfiguration 3.7 Softwareparametrisierung In vielen Anwendungsfällen wird das Ausgangssignal des Messverstärkers an Analog/Digital-Wandlerkarten angeschlossen. Diese Karten wandeln die analoge Ausgangsspannung des Messverstärkers in digitale Werte um. Das angeschlossene Messsystem kann diese digitalen Werte umrechnen, so dass direkt die entsprechende physikalische Größe angezeigt und erfasst werden kann. -
Seite 25: Anwendungen
4.1 Hinweise Die nachfolgenden Beispiele sollen die gebräuchlichsten Anwendungen darstellen, um vor allem den Einstieg in die Arbeit mit dem MA-UNI zu erleichtern. Dabei kann hier nicht auf jedes Detail eingegangen werden. Viele dieser Beispiele können auch miteinander kombiniert werden. - Seite 26 Anwendungen Folgende Abkürzungen werden in den Beispielen verwendet: Messbereich (Measuring Range) positiver Messverstärkereingang negativer Messverstärkereingang +SEN positiver SENSE-Eingang -SEN negativer SENSE-Eingang positive Speisespannung negative Speisespannung 0V-Potential des Eingangsverstärkers Temperaturkoeffizient in ppm Eingangswiderstand Dehnmesswiderstand Trägerfrequenzmessverfahren GAIN Verstärkung OFFSET Nullpunkt Gleichspannung, Gleichstrom Wechselspannung, Wechselstrom PT100 Temperaturmesswiderstand mit 100Ω...
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Seite 27: Beispiele
Anwendungen 4.2 Beispiele 4.2.1 Spannungsmessung DC Die Ausgangsspannung ist proportional zur Eingangsspannung. © BMC Messsysteme GmbH Seite 27... -
Seite 28: Spannungsmessung Ac
Anwendungen 4.2.2 Spannungsmessung AC Bei der Gleichrichterfunktion wird eine aktive Einweggleichrichtung angewandt. Die Glättung bewirkt eine maximale Frequenzübertragung von ca. 10Hz. Bei einer sinusförmigen Eingangsspannung gilt: GAIN bzw. Seite 28 © BMC Messsysteme GmbH... -
Seite 29: Strommessung
Anwendungen 4.2.3 Strommessung Hier wird ein 5Ω-Shunt in den Signalpfad gelegt. Der Shunt wird auf der Modulunterseite mit J4 aktiviert. Bei der Strommessung mit Gleichrichtung wird der gleichgerichtete Spitzenwert des Wechselstroms dargestellt. Für U gilt: 0 .. ≅ 0 .. 5V 200mA Keine Spannungsquellen anschließen, da Gefahr der Überlastung des Shunts! -
Seite 30: Widerstandsmessung
1 2 3 4 5 6 7 8 +SEN shield +SEN shield 0...10k Resistor 0...10kΩ -SEN -SEN MA-UNI MA-UNI MR: 10 k Ω MR: 10 k Ω 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 +SEN +SEN shield shield ϑ... -
Seite 31: Wegmessung Mit Trägerfrequenz
Anwendungen 4.2.5 Wegmessung mit Trägerfrequenz Die Trägerfrequenzmessung kommt bei Differenzialdrosseln und LVDTs zum Einsatz. An den EX-Pins des Moduls liegt eine 5kHz Sinusspannung mit 2V Auf einen Phasenabgleich wurde wegen schlechter Handhabbarkeit verzichtet. Bei langen Leitungen sind daher Phasenfehler möglich. Im TF Betrieb beträgt f maximal 200Hz. -
Seite 32: Dehnmessstreifenmessung Mit Dc
Anwendungen 4.2.6 Dehnmessstreifenmessung mit DC Dehnmessstreifen (DMS) sind Widerstände und werden in Brückenschaltung betrieben. Die EX Spannung beträgt ±2,5V DC. Der Eingangsverstärker wird differentiell betrieben. Die Sensorleitungen regeln ggf. Leitungsverluste aus. Bei Brückenergänzungen müssen genaue Ergänzungswiderstände verwendet werden (0,1%; TK15). Bei 100Ω-Brücken kann nur mit +2,5V gespeist werden, dadurch halbiert sich auch der Messbereich. -
Seite 33: Weg, Winkel Mit Potentiometer
Anwendungen 4.2.7 Weg, Winkel mit Potentiometer Mit Hilfe von präzisen Linearpotentiometern kann ein Weg oder Winkel gemessen werden. Der 1,5MΩ Widerstand bildet eine Messbereichserweiterung. 4.2.8 Druck, Kraft Als Druckaufnehmer dient hier eine Halbleiterbrücke. Für die Kraftmessung wird ein druckempfindlicher Widerstand eingesetzt. ©... -
Seite 34: Temperatur Mit Thermoelement
Anwendungen 4.2.9 Temperatur mit Thermoelement Thermoelementen kann hohe Temperaturen messen. Kaltstellenkompensation kann ein zweites Thermoelement benutzt werden. Mit 0°C als Referenz ergibt sich direkt Temperatur. Umge- bungstemperatur muss mit Hilfe des Offsets korrigiert werden. Typ K Elemente: 40,6µV/K Typ J Elemente: 51,7µV/K 4.2.10 Schall, Durchfluss Eine Schallerfassung kann mit üblichen dynamischen Mikrophonen erfolgen. -
Seite 35: Feuchte, Beschleunigung
Anwendungen 4.2.11 Feuchte, Beschleunigung Es werden aktive Sensoren verwendet. Der 1,5MΩ Widerstand dient ggf. zur Messbereichsanpassung. Die Versorgung erfolgt über die EX Pins. 4.2.12 externe Vorfilter und Vorverstärker Der Tiefpassfilter ist geeignet, um hochfrequente Störungen mit 6dB/Okt. zu filtern. Der Widerstand R bildet einen Spannungsteiler mit R = 1MΩ. -
Seite 36: Ma-Uni Als ±5V Dc-Speisemodul
Anwendungen 4.2.13 MA-UNI als ± ± ± ± 5V DC-Speisemodul Bei Verwendung der EX Anschlüsse für die Versorgung externer Aufnehmer kann mittels der SEN-Anschlüsse die EX Spannung eingestellt werden. Die Ausgangsspannung an den EX-Anschlüssen berechnet sich: Die maximale EX Spannung beträgt bei Strömen von bis zu... -
Seite 37: Technische Daten
Technische Daten 5 Technische Daten • Messbereiche Messbereich (measuring range): Verstärkung: 5000 Bandbreite [kHz]: ±1 ±10 ±100 ±1000* Spannung DC [mV]: Spannung AC [mV 1000 ±0,2 ±2 ±20 ±200 Strom DC [mA]: Strom AC [mA 1000 ±1 ±10 ±100 ±1000 Strombereich DC[mV]: Abfall Strombereich AC[mV]:... -
Seite 38: Stromversorgung
Versorgungsempf. d. Ausgangs: Versorgungsspannungsanstieg: <100ms • Allgemeines max. zulässige Potentiale: 60V DC (gemäß VDE), max. 1kV ESD auf offene Leitungen CE-Normen: EN50081T1, EN50082T1, EN61010-1; Konformitätserklärung unter www.bmcm.de Schutzart: IP50 Gehäuse: Kunstoffgehäuse 52 * 70 * 15mm Betriebstemperaturbereich: -25°C bis +70°C Lagertemperaturbereich: -25°C bis +70°C... - Seite 39 Index Generator 37 6 Index Gleichrichtung 13, 28 Grenzfrequenz 15 Jumper setzen 10, 11, 19, 21, 29 Anschlussbelegung 20 Ausgangsbereich 38 Ausgangsschalter 22 Kalibrieren 17, 23 Konfiguration 7, 21 Kraft 33 Bedienelemente 19 Beschleunigung 35 Betriebsart 7, 10, 14, 19, 21 Messbereich 10, 21, 23, 26, 37 Messbrücke 12, 16, 32 Messverfahren 9...
- Seite 40 Index Signalaufbereitung 14 Signaltrennung 14 Softwareparametrisierung 24 Spannung 10, 13, 16, 21, 27, 28 Strom 10, 13, 21, 29 Stromversorgung 38 Temperatur 11, 34 Trägerfrequenz 12, 21, 31 Verstärkung 19 Verstärkungsabgleich 14 Weg 33 Widerstand 10, 11, 21, 30 Winkel 33 Seite 40 ©...