BMC MA-UNI Benutzerhandbuch
Universeller messverstärker
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Inhaltsverzeichnis
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Inhaltszusammenfassung für BMC MA-UNI
- Seite 1 Benutzerhandbuch http://www.bmc-messsysteme.de MA-UNI Universeller Messverstärker...
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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 2.1.2.1 Spannungsmessbetrieb ...... 10 2.1.2.2 Strommessbetrieb ......11 2.1.2.3 Widerstandmessbetrieb ..... 11 2.1.2.4 Temperaturmessung ...... - 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
1.1 Urheberrechte Der Universalmessverstärker MA-UNI wurde mit größtmöglicher Sorgfalt entwickelt, gefertigt und geprüft. Die BMC Messsysteme GmbH gibt keine Garantien, weder in Bezug auf dieses Handbuch noch in Bezug auf die in diesem Buch beschriebene Hardware, ihre Qualität oder Verwendbarkeit für einen bestimmten Zweck. -
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... -
Seite 7: Einleitung
Messgrößen und Messaufnehmer geeignet ist. Abbildung 1: Der Universalmessverstärker MA-UNI Mit dem MA-UNI lassen sich Spannungen, Ströme und Widerstände direkt erfassen. Anschließbar sind ebenfalls induktive und resistive Messbrücken sowie aktive und passive Aufnehmer. Auch Tachogeneratoren können zur Drehzahlerfassung herangezogen werden. - Seite 8 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 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 Trimmpotentio- metern 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: Strommessbetrieb
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. Der Gainabgleich muss ebenfalls durchgeführt werden. -
Seite 12: Temperaturmessung
Ausgangssignal überlagert. 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 große Kabelquerschnitte (>0,25mm verwenden. Seite 12 © BMC Messsysteme GmbH... -
Seite 13: Betrieb Mit Resistiven Aufnehmern
Multimetern, eine Einweggleichrichtung mit Glättung angewandt. Der Gleichrichtwert entspricht dem 1,414-fachen des Wechselspannungseffektivwertes bei einer Sinusspannung. Asymmetrische 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
Potentialunterschiede >60V sind jedoch aus VDE-Gründen nicht erlaubt! Die Eingangsschutzbeschaltung erlaubt eine kurzfristige Überlastung des Moduls bis max. 240V AC. Achten Sie darauf, dass im Strom- und Widerstandsbereich keine Spannung angelegt wird. Dies könnte das Modul beschädigen! Seite 14 © BMC Messsysteme GmbH... -
Seite 15: Signalaufbereitung
Versorgungsströmen. Die sonst üblichen getakteten Isolations- verstärker 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. Seite 16 © BMC Messsysteme GmbH... -
Seite 17: Generator Für Sensorspeisung
Ausgangsteil erzeugt. 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
Brummen des 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. 36). 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) notwendig. In Geräten der BMC Messsysteme GmbH muss das Modul nur eingesetzt und angeschraubt werden. Der Aufnehmer bzw. das Signal wird an entsprechenden... -
Seite 20: Bedienelemente
( 10%) 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 Potentiometern stellen Nullpunkt und Verstärkung ein. -
Seite 21: Anschlussbelegung
Die Anschlüsse (-SEN und +SEN) des Messverstärkers sind immer aktiv. Bei Verwendung von Backplanes der Hersteller BURR BROWN Analog Devices mit eingebauter Kaltstellenkompensation muss diese stillgelegt oder die SEN-Anschlüsse am Messverstärker entfernt werden (s. Kap. 2.2.4.2 Generator für Sensorspeisung, S. 17). © BMC Messsysteme GmbH Seite 21... -
Seite 22: 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 22 © BMC Messsysteme GmbH... -
Seite 23: Ausgangsschalter
Schalter, Transistor oder MA-UNI Optokoppler erfolgen. Unbenutzt muss EN auf I/O COM liegen. Verwendung des EN Eingangs als Output Multiplexer Ersatz TTL- MA-UNI controlling TTL- MA-UNI controlling TTL- controlling Multiplexer-Einsatz Controlling as multiplexer © BMC Messsysteme GmbH Seite 23... -
Seite 24: Kalibrieren
1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 78 +SEN +SEN multimeter multimeter Ω Ω 0...10V DC 0...10V AC -SEN -SEN MA-UNI MA-UNI Strom DC kalibrieren Strom AC kalibrieren Current DC calibration Current AC calibration Seite 24 © BMC Messsysteme GmbH... -
Seite 25: Softwareparametrisierung
Größe angezeigt und erfasst werden kann. folgenden wird Parametrisierung anhand Messdatenerfassungs- und Analysesoftware gezeigt. Über einen sehr einfach zu bedienenden Dialog wird die Umrechnung von Spannung in die jeweilige physikalische Größe festgelegt. © BMC Messsysteme GmbH Seite 25... -
Seite 26: Anwendung
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 27 Messverstärkereingang negativer Messverstärkereingang +SEN positiver Sensoreingang -SEN negativer Sensoreingang positive Speisespannung negative Speisespannung 0V-Potential des Eingangsverstärkers Temperaturkoeffizient im ppm Eingangswiderstand Dehnmesswiderstand Trägerfrequenzmessverfahren GAIN Verstärkung OFFSET Nullpunkt Gleichspannung, Gleichstrom Wechselspannung, Wechselstrom PT100 Temperaturmesswiderstand mit 100Ω © BMC Messsysteme GmbH Seite 27...
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Seite 28: Beispiele
MR: ±1 V 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 78 +SEN +SEN shield shield MR ±10V R=(|MR|-1)*1M -SEN -SEN MA-UNI MA-UNI U mit Meßbereichserweiterung U with range extension Seite 28 © BMC Messsysteme GmbH... -
Seite 29: Spannungsmessung Ac
MR: 1 V 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 78 +SEN +SEN shield Ω R=(|MR|-1)*1M -SEN -SEN MA-UNI MA-UNI U mit Meßbereichserweiterung U with range extension © BMC Messsysteme GmbH Seite 29... -
Seite 30: Strommessung
MR: ± 1 V J4, J8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 78 +SEN +SEN LOAD clip-on ampmeter ext. SHUNT -SEN -SEN MA-UNI MA-UNI Strommessung AC Current AC measurement Seite 30 © BMC Messsysteme GmbH... -
Seite 31: Widerstandsmessung
MR: 10 k Ω MR: 10 k Ω J2, J8 J2, J8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 78 +SEN +SEN shield shield ϑ PT100 -SEN -SEN MA-UNI MA-UNI © BMC Messsysteme GmbH Seite 31... -
Seite 32: Wegmessung Mit Trägerfrequenz
J8, J9 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 78 +SEN +SEN e.g.: MR x 2 -SEN e.g.: MR x 2 -SEN MA-UNI MA-UNI Meßbereichserweiterung Measurement extension Seite 32 © BMC Messsysteme GmbH... -
Seite 33: Dehnmessstreifenmessung Mit Dc
1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 78 shield Viertelbrücke Halbbrücke +SEN +SEN alt. -SEN -SEN R1=R2 MA-UNI MA-UNI DMS Viertel-/ Halbbrücke Externer Offsetabgleich Strain gauge quarter-/ halfbridge External offset compensation © BMC Messsysteme GmbH Seite 33... -
Seite 34: Weg, Winkel Mit Potentiometer
+SEN +SEN pressure sensor force sensitive R -SEN -SEN e.g. SENSORTECHNICS e.g. CONRAD MA-UNI MA-UNI Drucksensor (0 .. 300 PSI) Kraftmessung mit R Pressure Sensor (0 .. 300 PSI) Force measurement with R Seite 34 © BMC Messsysteme GmbH... -
Seite 35: Temperatur Mit Thermoelement
MR: 1 V 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 78 +SEN +SEN gain extension AC-turbine -SEN -SEN MA-UNI MA-UNI Schallerfassung Durchflußmessung (I/min) Sound recording Flow rate (I/min) © BMC Messsysteme GmbH Seite 35... -
Seite 36: Feuchte, Beschleunigung
1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 78 e.g. TL061 +SEN +SEN -SEN -SEN 2πRC MA-UNI MA-UNI Passiver Tiefpaßfilter Vorverstärker ( ±5V; ±5mA) Passive low-pass filter Preamplification (±5V; ±5mA) Seite 36 © BMC Messsysteme GmbH... -
Seite 37: Ma-Uni Als ±5V Dc-Speisemodul
Anwendung 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: J8, J9 1 2 3 4 5 6 7 8 +SEN Die maximale EX Spannung beträgt... -
Seite 38: Technische Daten
Genauigkeiten (typ. bei 25°C nach 5 Min. und +5V Versorgung) ±10% Messbereichsfeinabgleich (Gain): ±10% Nullpunktabgleich (Offset): ±100% (Temperaturdrift ca. 200ppm) Nullpunktgrobabgleich (Offset): ±0,25% max. 1%; TK=25ppm/°C; für 4mA ±5% Generatorstrom: ±0,5% DC; ±2% AC Generatorspannung: Restwelligkeit TF: 0,2% max. ±15% Filtergenauigkeit von f Seite 38 © BMC Messsysteme GmbH... - Seite 39 • Allgemeines max. zulässige Potentiale: 60V (gemäß VDE ) CE-Normen: EN50081T1, EN50082T1, EN61010-1 Gehäusemaße: 52 * 70 * 15mm Betriebstemperaturbereich: 0°C bis +70°C Lagertemperaturbereich: -40°C bis +85°C relative Luftfeuchte: 0 - 90% (nicht kondensierend) © BMC Messsysteme GmbH Seite 39...
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Seite 41: Index
Entkopplung 14 Genauigkeit 38 Verstärkung 20 Generator 38 Verstärkungsabgleich 15 Gleichrichtung 13, 29 Grenzfrequenz 16 Weg 34 Widerstand 10, 11, 22, 31 Jumper setzen 10, 11, 20, 22, 30 Winkel 34 Kalibrieren 18, 24 Seite 40 © BMC Messsysteme GmbH...