BMC MA-UNI Benutzerhandbuch
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Inhaltszusammenfassung für BMC MA-UNI
- Seite 1 MA-UNI Universeller Messverstärker Patent Nr. 196 52 293 Benutzerhandbuch...
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Seite 3: Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis 1 Überblick 1.1 Einleitung 1.1.1 Allgemeines 1.1.2 Anwendungsbereiche 1.1.3 Eckdaten 1.2 BMC Messsysteme GmbH 1.3 Urheberrechte 2 Grundlagen 2.1 Technische Beschreibung 2.1.1 Auswahl der Betriebsarten 2.1.2 Beschreibung der Betriebsarten 2.1.2.1 Spannungsmessbetrieb 2.1.2.2 Strommessbetrieb 2.1.2.3 Widerstandmessbetrieb 2.1.2.4 Temperaturmessung 2.1.2.5 Trägerfrequenzmessbetrieb 2.1.2.6 Betrieb mit resistiven Aufnehmern... - 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
Der MA-UNI (Measurement Amplifier Universal) ist ein galvanisch trennendes Universalmessmodul, das dem 5B Industriestandard entspricht und für fast alle gängigen Messgrößen und Messaufnehmer geeignet ist. Abbildung 1 Mit dem MA-UNI lassen sich Spannungen, Ströme und Widerstände direkt erfassen. Anschließbar sind ebenfalls induktive und resistive Messbrücken sowie aktive passive Aufnehmer. - Seite 6 Überblick 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.
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Seite 7: Anwendungsbereiche
Überblick 1.1.2 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 8: Bmc Messsysteme Gmbh
Darüber hinaus legen wir größten Wert auf die Einhaltung gängiger Industriestandards, die das Zusammenspiel vieler Komponenten erleichtern. BMC Messsysteme Produkte finden Sie im industriellen Großeinsatz ebenso wie in Forschung und Entwicklung oder im privaten Anwenderbereich. Wir fertigen unter Einhaltung der ISO-9000-Vorschriften, denn Standards und Zuverlässigkeit sind uns wichtig - für Sie und für uns! -
Seite 9: Urheberrechte
Bezug auf dieses Handbuch noch in Bezug auf die in diesem Buch beschriebene Software, deren Qualität oder Verwendbarkeit für einen bestimmten Zweck. BMC Messsysteme GmbH haftet in keinem Fall für direkt oder indirekt verursachte oder folgende Schäden, die entweder aus unsachgemäßer Bedienung oder aus irgendwelchen Fehlern resultieren. -
Seite 10: Grundlagen
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. Das Modul wird ab Werk im Bereich ±1V kalibriert. -
Seite 11: Strommessbetrieb
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: Temperaturmessung
Achten Sie deshalb darauf, dass der Ausgangsfilter möglichst niedrig eingestellt ist (z. B. 10Hz). Verwenden Sie geschirmte Kabel. Lange Kabel erzeugen Verstärkungs-, Offset- und Phasenfehler, was gegebenenfalls abgeglichen werden muss. Bei langen Kabeln (>25m) sollten Sie große Kabelquerschnitte (>0,25mm verwenden. Seite 12 © BMC Messsysteme GmbH... -
Seite 13: Betrieb Mit Resistiven Aufnehmern
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. 10Hz zu. © BMC Messsysteme GmbH Seite 13... -
Seite 14: Funktionsgruppen
Es kann auf unterschiedlichen Potentialen gemessen werden. Die galvanische Entkopplung gewährleistet maximal 1000V DC, hohe Potentialunterschiede >60V sind jedoch aus VDE-Gründen nicht erlaubt! Die Eingangsschutzbeschaltung erlaubt eine kurzfristige Überlastung des Moduls bis max. 240V AC. Seite 14 © BMC Messsysteme GmbH... -
Seite 15: Signalaufbereitung
Versorgungsströmen. Die sonst üblichen getakteten Isolationsverstärker haben etwas bessere Temperaturdrifteigenschaften, erzeugen jedoch hohes Störrauschen und sind empfindlich gegenüber EMC-Feldern. Die Isolationsspannungen betragen mehrere 1000V, können jedoch bei solch kleinen Modulen aus VDE-Gründen nicht ausgenutzt werden. © BMC Messsysteme GmbH Seite 15... -
Seite 16: Ausgangsbereich
Das Eigenrauschen des Moduls ist aufgrund der analogen Signalisolation gering. Deshalb wurde ein Filter von nur 12 dB/Okt. (bei 10kHz) eingesetzt. Um Störungen gut zu unterdrücken, verwenden Sie immer die für Ihr Signal sinnvolle Grenzfrequenz! Nachfolgend ist die Filterfunktion dargestellt. Abbildung 3 Seite 16 © BMC Messsysteme GmbH... -
Seite 17: Generator Für Sensorspeisung
Die DC/DC-Wandler gewährleisten eine 1000V Isolationsspannung. In der 5V Zuleitung wurde eine SMD Sicherung vorgesehen, diese ist auf der Modulunterseite zugänglich. Die Versorgungsspannung ist 5V DC und muss geregelt sein. Spannungen größer als 5,5V können das Modul zerstören! © BMC Messsysteme GmbH Seite 17... -
Seite 18: Sonstiges
Messsignals verstärkt, was zu Messfehlern führen kann. In diesem Fall sollte ein Vorfilter in Betracht gezogen werden. Ein einfacher passiver Filter bringt hier oft schon gute Ergebnisse (s. Kap. 4.2.12 Externe Vorfilter und Vorverstärker, S. 38). Seite 18 © BMC Messsysteme GmbH... -
Seite 19: Installation Und Konfiguration
Das Modul wird mit einer 5V Gleichspannungsquelle betrieben. Dazu ist ein entsprechendes Modulboard (z. B. AP2, AP8, AAB, AMS) notwendig. In Geräten der BMC Messsysteme GmbH muss das Modul nur eingesetzt und angeschraubt werden. Der Aufnehmer bzw. das Signal wird an entsprechenden Schraubklemmen oder 5-poligen Gerätebuchsen angeschlossen. -
Seite 20: Bedienelemente
Installation und Konfiguration 3.2 Bedienelemente 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 21 Um Schaden am Modul zu vermeiden, dürfen immer nur die Jumper geschlossen werden, deren Funktion für die jeweilige Anwendung benötigt wird (s. Tabelle, S. 24 und Kap. 4.2). Dies gilt insbesondere für die Versorgung (entweder J1 oder J2 oder J9 geschlossen!). © BMC Messsysteme GmbH Seite 21...
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Seite 22: Anschlussbelegung
-SEN negative sense input ® 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. Seite 22 © BMC Messsysteme GmbH... - Seite 23 ® ® Backplanes der Hersteller BURR BROWN und Analog Devices mit eingebauter Kaltstellenkompensation deaktiviert (J12, J13 öffnen) werden (s. Kap. 2.2.4.2 Generator für Sensorspeisung, S. 17) oder die Kaltstellenkompensation auf den Backplanes stillgelegt werden. © BMC Messsysteme GmbH Seite 23...
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Seite 24: Konfigurationstabelle (Auf Modul)
(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. Nicht benötigte Jumper müssen unbedingt offen bleiben! Seite 24 © BMC Messsysteme GmbH... -
Seite 25: Ausgangsschalter
Die Ansteuerung kann auch direkt durch einen Schalter, Transistor oder Optokoppler erfolgen. Unbenutzt muss EN MA-UNI auf I/O COM liegen. Verwendung Eingangs Output Multiplexer Ersatz TTL- MA-UNI controlling TTL- MA-UNI controlling TTL- controlling Multiplexer-Einsatz Controlling as multiplexer © BMC Messsysteme GmbH Seite 25... -
Seite 26: Kalibrieren
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 26 © BMC Messsysteme GmbH... -
Seite 27: Softwareparametrisierung
Größe angezeigt und erfasst werden kann. Im folgenden wird die Parametrisierung anhand der Messdatenerfassungs- und Analysesoftware NextView 4 gezeigt. ® Abbildung 7 Über einen sehr einfach zu bedienenden Dialog wird die Umrechnung von Spannung in die jeweilige physikalische Größe festgelegt. © BMC Messsysteme GmbH Seite 27... -
Seite 28: 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 29: Beschreibung
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 Präzisionswiderstand mit 100Ω für Temperaturmessungen © BMC Messsysteme GmbH Seite 29... -
Seite 30: Beispiele
Anwendungen 4.2 Beispiele 4.2.1 Spannungsmessung DC Die Ausgangsspannung ist proportional zur Eingangsspannung. Seite 30 © BMC Messsysteme GmbH... -
Seite 31: 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. © BMC Messsysteme GmbH Seite 31... -
Seite 32: Strommessung
Modulunterseite mit J4 aktiviert. Bei der Strommessung mit Gleichrichtung wird der gleichgerichtete Spitzenwert des Wechselstroms dargestellt. ≅ 0 .. 5V Für U gilt: 0 .. 200mA Keine Spannungsquellen anschließen, da Gefahr der Überlastung des Shunts! Seite 32 © BMC Messsysteme GmbH... -
Seite 33: Widerstandsmessung
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 PT100 -SEN -SEN MA-UNI MA-UNI © BMC Messsysteme GmbH Seite 33... -
Seite 34: Wegmessung Mit Trägerfrequenz
200Hz. Bei langen Leitungen sollte eine richtige Vollbrückenschaltung am Aufnehmer zum Einsatz kommen. J12, J13 müssen nur bei 6-Leiteranwendung geschlossen werden. Bei einigen Anwendungen ist es besser, den Schirm auf Erde zu legen und nicht auf die interne Masse (0EX). Seite 34 © BMC Messsysteme GmbH... -
Seite 35: Dehnmessstreifenmessung Mit Dc
Schirm auf Erde zu legen und nicht auf die interne Masse (0EX). Zur Vermeidung von Schwingungen bei langen Kabeln in 6-Leitertechnik schalten Sie einen 100nF Kondensator parallel an der ±EX Versorgung am Sensor an. © BMC Messsysteme GmbH Seite 35... -
Seite 36: 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 36 © BMC Messsysteme GmbH... -
Seite 37: Temperatur Mit Thermoelement
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. Die Durchflussmessung erfolgt mit Hilfe einer AC-Turbine. Das gleichgerichtete Signal entspricht dem Schallpegel bzw. dem Durchfluss. © BMC Messsysteme GmbH Seite 37... -
Seite 38: Feuchte, Beschleunigung
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 38 © BMC Messsysteme GmbH... -
Seite 39: Ma-Uni Als ±5V Dc-Speisemodul
Anwendungen MA-UNI als ±5V DC-Speisemodul 4.2.13 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 5mA ±5V. -
Seite 40: Technische Daten
Bereichsgenauigkeit: typ. ±0,2% Strommessgenauigkeit DC: typ. ±5% Strom- /Spannungsmessung AC: Verstärkergenauigkeit: typ. 0,01%; max. 0,1% Nichtlinearität: typ. 0,01%; max. 0,1% Temperaturdrift Offset + Gain: typ. 100 ppm/°C; max. 200ppm/°C Widerstandsmessgenauigkeit: typ. 0,1%; max. 1% Seite 40 © BMC Messsysteme GmbH... -
Seite 41: Stromversorgung
Fall addieren. Das Produkt darf nicht über öffentliche Müllsammelstellen oder Mülltonnen entsorgt werden. Es muss entweder entsprechend der WEEE Richtlinie ordnungsgemäß entsorgt werden oder kann an bmcm auf eigene Kosten zurückgesendet werden. © BMC Messsysteme GmbH Seite 41... -
Seite 42: Index
Gain 6, 11, 16, 21, 27 galvanische Entkopplung 15 Schall 38 Genauigkeit 41 Sensor 8 Generator 41 Sensorspeisung 14, 18 Gleichrichtung 14, 32 Signalaufbereitung 16 Grenzfrequenz 17 Signaltrennung 16 Softwareparametrisierung 28 Spannung 11, 14, 18, 25, 31, 32 Seite 42 © BMC Messsysteme GmbH... - Seite 43 Index Strom 11, 12, 14, 25, 33 Stromversorgung 42 Temperatur 13, 38 Trägerfrequenz 13, 25, 35 Urheberrechte 10 Verstärkung 21 Verstärkungsabgleich 16 Weg 37 Widerstand 11, 12, 25, 34 Winkel 37 © BMC Messsysteme GmbH Seite 43...