RedLab WLS-TEMP. Drahtloses Präzisions- Temperaturmessmodul mit 8 Kanälen. Bedienungsanleitung

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2 RedLab WLS-TEMP Drahtloses Präzisions- Temperaturmessmodul mit 8 Kanälen Bedienungsanleitung Ausgabe 1.2 D, April 2014

3 Impressum Handbuch RedLab Serie Ausgabe 1.2 D Ausgabedatum: April 2014 Meilhaus Electronic GmbH Am Sonnenlicht 2 D Alling bei München, Germany Copyright 2014 Meilhaus Electronic GmbH Alle Rechte vorbehalten. Kein Teil dieses Handbuches darf in irgendeiner Form (Fotokopie, Druck, Mikrofilm oder in einem anderen Verfahren) ohne ausdrückliche schriftliche Genehmigung der Meilhaus Electronic GmbH reproduziert oder unter Verwendung elektronischer Systeme verarbeitet, vervielfältigt oder verbreitet werden. Wichtiger Hinweis: Alle in diesem Handbuch enthaltenen Informationen wurden mit größter Sorgfalt und nach bestem Wissen zusammengestellt. Dennoch sind Fehler nicht ganz auszuschließen. Aus diesem Grund sieht sich die Firma Meilhaus Electronic GmbH dazu veranlasst, darauf hinzuweisen, dass sie weder eine Garantie(abgesehen von den vereinbarten Garantieansprüchen) noch die juristische Verantwortung oder irgendeine Haftung für Folgen, die auf fehlerhafte Angaben zurückgehen, übernehmen kann. Für die Mitteilung eventueller Fehler sind wir jederzeit dankbar. RedLab, ME, Meilhaus und das ME-Logo sind eingetragene Warenzeichen von Meilhaus Electronic. Die Marke Personal Measurement Device, TracerDAQ, Universal Library, InstaCal, Harsh Environment Warranty, Measurement Computing Corporation und das Logo von Measurement Computing sind entweder Marken oder eingetragene Marken der Measurement Computing Corporation. PC ist eine Marke der International Business Machines Corp. Windows, Microsoft und Visual Studio sind entweder Marken oder eingetragene Marken der Microsoft Corporation. LabVIEW ist eine Marke von National Instruments. Alle anderen Maren sind Eigentum der betreffenden Besitzer. 3

4 Inhaltsverzeichnis Einleitung Über diese Bedienungsanleitung...6 Was können Sie in dieser Bedienungsanleitung erfahren...6 In dieser Bedienungsanleitung verwendete Hinweise...6 Wo finden Sie weitere Informationen...6 Kapitel 1 Vorstellung des RedLab WLS-TEMP...7 Überblick: Die Funktionen des RedLab WLS-TEMP...7 Nutzung als externes Gerät... 8 Blockschaltbild des RedLab WLS-TEMP...8 Bestandteile der Software...8 Kapitel 2 Installation des RedLab WLS-TEMP...9 Was ist im Lieferumfang des RedLab WLS-TEMP enthalten?...9 Hardware... 9 Weitere Dokumentationen... 9 Auspacken des RedLab WLS-TEMP...10 Installation der Software...10 Installation des RedLab WLS-TEMP...10 Konfiguration des RedLab WLS-TEMP...11 Temperatursensoren...11 Netzwerkparameter (externer Betrieb)...12 Anschluss des externen Netzteils für den drahtlosen Betrieb...13 Kalibrierung des RedLab WLS-TEMP...13 Anlaufzeit...13 Kapitel 3 Sensoranschlüsse...14 Anschlussbelegung...14 Eingangsklemmen für Sensoren (C0H/C0L bis C7H/C7L)...15 Stromausgänge (±I1 bis ±I4)...16 Anschlüsse für 4 Drähte und 2 Sensoren (4W01 bis 4W67)...16 Anschlüsse für 2 Sensoren (IC01 bis IC67)...16 Massekontakte (GND)...16 Stromanschlüsse (+5V)...16 Digitale Kontakte (DIO0 bis DIO7)...16 CJC-Sensoren...16 Anschlüsse für Thermoelemente...16 Verdrahtung...17 RTD- und Thermistor-Verbindungen...17 Konfiguration mit zwei Drähten...18 Konfiguration mit drei Drähten...19 Konfiguration mit vier Drähten...19 Messungen der Halbleitersensoren...20 Verdrahtung...20 Digitale E/A-Anschlüsse...21 Konfiguration der DIO-Kanäle für die Alarmerzeugung...21 Kapitel 4 Funktionale Details...22 Messungen der Thermoelemente

5 Kaltstellenkompensation (CJC)...22 Datenlinearisierung...22 Erkennung offener Thermoelemente...22 RTD- und Thermistor-Messungen...23 Datenlinearisierung...23 Stromversorgung...23 Externe Komponenten...24 Schraubklemmen...24 USB-Anschluss...24 Status-LEDs...25 LED-Prüftaste...25 Kapitel 5 Spezifikationen...26 Analoge Eingänge...26 Kanalkonfigurationen...27 Kompatible Sensoren...27 Genauigkeit...28 Genauigkeit der Temperaturmessungen...28 Messgenauigkeit der Halbleitersensoren...28 Genauigkeit der RTD-Messungen...29 Genauigkeit der Thermistor-Messungen...29 Durchsatzrate zum PC (USB oder drahtlos)...30 Digitale Eingänge/Ausgänge...31 Temperaturalarme...31 Speicher...32 Microcontroller...32 Drahtlose Kommunikation...32 USB-Spannung +5V...32 Stromversorgung...33 USB-Spezifikationen...33 Stromanregungsausgänge (Ix+)...34 Umgebungsanforderungen...34 Mechanische Eigenschaften...34 Konfiguration der LED-Anzeigen/Taste...35 Anschlussbelegung und Anschlussart der Schraubklemmen

6 Über diese Bedienungsanleitung Einleitung Was können Sie in dieser Bedienungsanleitung erfahren Diese Bedienungsanleitung erläutert, wie Sie das RedLab WLS-TEMP installieren, konfigurieren und verwenden, um den gesamten Funktionsumfang der USB-Temperaturmessung in Anspruch nehmen zu können. Außerdem finden Sie Verweise auf entsprechende Dokumente auf unserer Website sowie zu den Quellen des technischen Kundendiensts, um alle erdenkliche Hilfe zu erhalten. In dieser Bedienungsanleitung verwendete Hinweise Weitere Informationen zu Umrahmter Text enthält zusätzliche Informationen und nützliche Hinweise zu dem jeweiligen Thema. Vorsicht! Grau unterlegte Vorsichtshinweise sollen ihnen dabei helfen, dass Sie weder sich selbst noch andere verletzen, Ihre Hardware nicht beschädigen und keine Daten verlieren. <#:#> Spitze Klammern, in denen durch einen Doppelpunkt getrennte Zahlen stehen, kennzeichnen einen Zahlenbereich (z.b. zu einem Register zugeordnete Werte, Bit- Einstellungen usw.). Fetter Text Fett gedruckt sind Bezeichnungen von Objekten auf dem Bildschirm wie Schaltflächen, Textfelder und Kontrollkästchen. Zum Beispiel: 1 Legen Sie die Diskette oder CD ein und klicken Sie auf OK. Kursiver Text Kursiv gedruckt werden die Bezeichnungen von Anleitungen und Hilfethemen, aber auch Wörter oder Satzteile, die besonders hervorgehoben werden sollen. Z. B.: Das Installationsverfahren für InstaCal wird im Schnellstarthandbuch erläutert. Berühren Sie niemals die freiliegenden Schraubklemmen oder Verbindungen auf der Platine. Wo finden Sie weitere Informationen Die folgenden elektronischen Dokumente enthalten nützliche Informationen zum RedLab WLS-TEMP Das Schnellstarthandbuch finden Sie im Wurzelverzeichnis der RedLab-CD. Die Anleitungen zum Anschluss der Signale finden Sie auf CD unter ICalUL\Documents. Die Benutzeranleitung für die Universal Library finden Sie auf CD unter ICalUL\Documents. Die Funktionsbeschreibung für die Universal Library finden Sie auf CD unter ICalUL\Documents. Die Benutzeranleitung für die Universal Library für LabVIEW finden Sie auf CD unter ICalUL\Documents 6

7 Vorstellung des RedLab WLS-TEMP Kapitel 1 Überblick: Die Funktionen des RedLab WLS-TEMP Diese Bedienungsanleitung enthält alle Informationen, die Sie zur drahtlosen Verbindung des RedLab WLS- TEMP mit Ihrem Computer und mit allen zu messenden Signalen benötigen. Das RedLab WLS-TEMP ist ein drahtloses Full-Speed USB-2.0-Temperaturmessmodul und wird von Microsoft Windows unterstützt. Das RedLab WLS-TEMP ist vollständig mit USB-1.1- und USB-2.0- Anschlüssen kompatibel. Das RedLab WLS-TEMP verfügt über acht Differentialeingänge, die über die Software für verschiedene Sensorkategorien wie Thermoelemente, RTDs, Thermistoren und Halbleitersensoren programmierbar sind. Über die acht voneinander unabhängigen, TTC-kompatiblen digitalen E/A-Kanäle können die TTC-Eingänge überwacht, Daten mit externen Geräten ausgetauscht und Alarme erzeugt werden. Die digitalen E/A-Kanäle sind über die Software als Eingang oder Ausgang programmierbar. Mit dem RedLab WLS-TEMP können Sie Messungen der folgenden Sensorkategorien verarbeiten: Thermoelemente: Typen J, K, R, S, T, N, E und B Widerstandstemperaturfühler (RTDs): Messungen mit 2, 3 oder 4 Drähten mit 100 Ohm Platin-RTDs Thermistoren: Messungen mit 2, 3 oder 4 Drähten Halbleiter-Temperatursensoren: LM36 oder gleichwertig Für jedes Paar analoger Differentialeingänge steht ein 24-Bit Analog-Digital-Wandler (A/D-Wandler) zur Verfügung. Jedes Paar Differentialeingänge stellt ein Kanalpaar dar. An die einzelnen Kanalpaare lassen sich unterschiedliche Sensorkategorien anschließen. Die Verbindung zu den Kanälen, die ein Kanalpaar bilden, muss jedoch aus einer einheitlichen Kategorie bestehen (Sie können allerdings verschiedene Typen von Thermoelementen anschließen). Das RedLab WLS-TEMP ist mit zwei integrierten Sensoren zur Kaltstellenkompensation (CJC) für die Messungen der Thermoelemente sowie internen Konstantstrom für die Messungen der Widerstandsfühler versehen. Eine spezielle Funktion zur Erkennung offener Thermoelemente hilft dabei, ein defektes Teil zu identifizieren. Ein integrierter Mikroprozessor linearisiert automatisch die Messdaten je nach Sensorkategorie. Das RedLab WLS-TEMP ist mit acht unabhängigen Temperaturalarmen versehen. Jedem Alarm ist ein digitaler E/A-Kanal als Alarmausgang zugeordnet. Als Alarmeingang dient jeweils ein Temperatur-Eingangskanal. Die einzelnen Alarmausgänge lassen sich über die Software als obere oder untere Grenzwerte konfigurieren. Der Nutzer legt die Temperaturbedingungen fest, bei denen ein Alarm ausgelöst wird. Sobald ein Alarm ausgelöst wird, wird der dazugehörige DIO-Kanal in den vorgegebenen Zustand versetzt. Alle konfigurierbaren Optionen können über die Software programmiert werden. Das RedLab WLS-TEMP kann vollständig über die Software geeicht werden. Das RedLab WLS-TEMP lässt sich als selbstständiges Plug&Play-Gerät betreiben, das über das USB-Kabel mit Strom versorgt wird. Andererseits können Sie das RedLab WLS-TEMP aber auch als externes Gerät verwenden, das mit dem Computer über ein WLS IFC USB-Wireless-Schnittstellenmodul kommuniziert. Die Stromversorgung des Geräts erfolgt dann über das mitgelieferte Netzteil. 7

8 Vorstellung des RedLab WLS-TEMP Nutzung als externes Gerät Wenn Sie das RedLab WLS-TEMP als externes Gerät verwenden, tauscht er seine Daten mit dem Computer über einen an den USB-Port des Computers angeschlossenen WLS IFC aus. Bevor Sie das RedLab WLS-TEMP entsprechend nutzen können, müssen Sie ihn allerdings zunächst direkt mit dem USB-Port des Computers verbinden und seine Netzwerkparameter für eine drahtlose Verbindung mit dem Schnittstellengerät konfigurieren. Es können jeweils nur solche Geräte miteinander Daten austauschen, die über die gleichen Parametereinstellungen verfügen. Alle konfigurierbaren Optionen lassen sich über InstaCal programmieren. Die LEDs auf dem RedLab WLS-TEMP zeigen den Status der Kommunikation über die drahtlose Verbindung an. Ein LED-Balken verdeutlicht die Stärke der vom RedLab WLS-TEMP empfangenen Signale. Weitere Informationen zur Einstellung der Netzwerkparameter finden Sie unter Netzwerkparameter (externer Betrieb) auf Seite 12. Blockschaltbild des RedLab WLS-TEMP Das nachfolgende Blockschaltbild zeigt alle Funktionen des RedLab WLS-TEMP. für drahtlosen Betrieb externe Stromversorgung erforderlich Netzteil (für drahtlosen Betrieb) or Direkte USB-Verbindung USB (PC) USB 2.0 Microcontroller Drahtlose Datenübertragung Funkmodul Funkmodul (RedLab-WLS-IFC) USB (PC) nur bei drahtlosem Betrieb USB +5V I/O Isolator isolierter DC/DC 500 V Isolation genaue 5-V-Ref.sp. (+12) (-12) 8 Isolierter Micro Temp.- sensor SPI DIO 24-bit A/D (CH0, CH1) 24-bit A/D (CH2, CH3) 24-bit A/D (CH4, CH5) 24-bit A/D (CH6, CH7) ±Ix Eingang ±Ix Eingang CJC CH0-3 ±Ix Eingang ±Ix Eingang CJC CH4-7 Schraubklemmen Schraubklemmen Bestandteile der Software Abb. 1. Funktionsdiagramm des RedLab WLS-TEMP Informationen über InstaCal (Installations-, Kalibrier- und Testprogramm) sowie über weitere Software, die sich im Lieferumfang des RedLab WLS-TEMP befindet, finden Sie im Schnellstarthandbuch, das Sie als PDF- Datei im Wurzelverzeichnis der CD finden. 8

9 Installation des RedLab WLS-TEMP Kapitel 2 Was ist im Lieferumfang des RedLab WLS-TEMP enthalten? Die folgenden Gegenstände werden mit dem RedLab WLS-TEMP geliefert. Hardware RedLab WLS-TEMP USB-Netzteil (2,5W-Stromversorgung für drahtlosen Betrieb) und USB-Kabel (2 Meter lang) Weitere Dokumentationen Neben dieser Bedienungsanleitung für die Hardware befindet sich ein Schnellstarthandbuch im Wurzelverzeichnis der mitgelieferten CD. Lesen Sie diese Broschüre bitte vollständig durch, bevor Sie die Software und Hardware installieren. Das Schnellstart-Handbuch erklärt die Installation und Einsatz der Software, die auf CD mitgeliefert wird. 9

10 Installation des RedLab WLS-TEMP Auspacken des RedLab WLS-TEMP Wie bei allen elektronischen Geräten sollten Sie sorgfältig mit dem RedLab WLS-TEMP umgehen, um Schäden durch statische Elektrizität zu vermeiden. Erden Sie sich mit einem Erdungsarmband, oder indem Sie einfach das Computergehäuse oder einen anderen geerdeten Gegenstand berühren, bevor Sie den RedLab WLS- TEMP auspacken, um aufgestaute statische Energie abzuleiten. Falls Ihr RedLab WLS-TEMP beschädigt ist, informieren Sie Meilhaus Electronic bitte unverzüglich per Telefon, Fax oder . Telefon: +49 (0) 8141/ Fax: +49 (0) 8141/ Installation der Software Im Schnellstarthandbuch finden Sie Anleitungen zur Installation der Programme auf der CD. Installation des RedLab WLS-TEMP Bevor Sie das RedLab WLS-TEMP als lokales oder externes Gerät verwenden können, müssen Sie ihn zunächst in Ihrem System installieren und mit InstaCal konfigurieren. Installieren Sie zuerst die Software Der für das Modul erforderliche Treiber wird mit der RedLab-Software installiert. Sie müssen die RedLab- Software deshalb bereits vor dem Einbau des Moduls installieren. Im Schnellstarthandbuch finden Sie Anleitungen zur Installation der Software. Schließen Sie das RedLab WLS-TEMP folgendermaßen an Ihr System an: Schalten Sie Ihren Computer ein und verbinden Sie das USB-Kabel mit einem USB-Anschluss des Computers oder mit einem externen USB-Hub, der mit Ihrem Computer verbunden ist. Über das USB- Kabel wird das RedLab WLS-TEMP mit Strom und Daten versorgt. Schließen Sie einen externen Hub immer an ein Netzteil an Wenn Sie einen Hybrid-Hub verwenden (der sowohl über ein eigenes Netzteil als auch über den Bus mit Strom versorgt werden kann), müssen Sie ihn immer mit der externen Stromversorgung verbinden. Andernfalls könnten bei der Datenübertragung Fehler auftreten, die in Ihrem drahtlosen Gerät zu falschen Konfigurationsdaten führen. Mit InstaCal können Sie die Konfigurationseinstellungen auf den Standardwert zurücksetzen. Wenn Sie das RedLab WLS-TEMP zum ersten Mal anschließen, öffnet sich ein Popup-Fenster (Windows XP) oder ein Dialog (Windows 2000) mit der Angabe Found New Hardware, sobald das RedLab WLS- TEMP erkannt wird. Sobald Ihr System die neue Hardwarekomponente erkennt, erscheint der Assistent Found New Hardware und fragt: Can Windows connect to Windows Update to search for software? Klicken Sie auf die Option No, not this time und dann auf die Schaltfläche Next. Im nächsten Dialogfeld werden Sie nach dem Standort der Software für die neue Hardwarekomponente gefragt. Behalten Sie die Standardauswahl Install the software automatically bei und klicken Sie auf die Schaltfläche Next. Der Assistent sucht jetzt die Software für das RedLab WLS-TEMP und installiert sie auf Ihrem Computer. Sobald die Installation abgeschlossen ist, wird ein neues Dialogfenster angezeigt. Klicken Sie auf die Schaltfläche Finish, um den Found New Hardware Wizard zu verlassen. 10

11 Installation des RedLab WLS-TEMP Sobald die Hardware installiert und einsatzbereit ist, erscheint ein Fenster bzw. ein Dialogfeld. Die Befehlsanzeige sollte jetzt kurz aufblinken und dann kontinuierlich leuchten. Dadurch wird angezeigt, dass zwischen dem RedLab WLS-TEMP und Ihrem Computer eine Verbindung besteht. Die Drahtlos-Anzeige leuchtet auf und zeigt an, dass das interne Funkmodul mit Strom versorgt wird. Befehlsanzeige Drahtlos-Anzeige Wenn die Befehlsanzeige erlischt Wenn das LED der Befehlsanzeige leuchtet und dann ausgeht, wurde die Kommunikation zwischen Computer und RedLab WLS-TEMP abgebrochen. Wenn das RedLab WLS-TEMP mit dem USB-Port des Computers verbunden ist, trennen Sie das USB-Kabel vom Computer und stecken es dann wieder ein. Jetzt sollte die Kommunikation wieder funktionieren und das LED leuchten. Erlischt die LED während der externen Kommunikation über die Wireless-Schnittstelle, sollten Sie das USB- Kabel vom USB-Netzteil lösen und anschließend wieder einstecken. Jetzt sollte die Kommunikation wieder funktionieren und die Steueranzeige leuchten. Konfiguration des RedLab WLS-TEMP Bevor Sie das RedLab WLS-TEMP benutzen können, müssen Sie die Temperatursensoren und die Netzwerkparameter für die drahtlose Kommunikation entsprechend konfigurieren. Alle Optionen zur Konfiguration der Hardware des RedLab WLS-TEMP lassen sich über InstaCal programmieren. Die Konfigurationsoptionen sind im permanenten EEPROM-Speicher des RedLab WLS-TEMP gespeichert und werden beim Einschalten geladen. Temperatursensoren Mit InstaCal können Sie den Sensortyp für jedes Kanalpaar einstellen. Die konfigurierbaren Optionen ändern sich je nach der ausgewählten Sensorkategorie. Die Sensoreinstellungen lassen sich auch im externen Betrieb des RedLab WLS-TEMP verändern. Die Sensoreinstellungen können sowohl bei einer direkten Verbindung des RedLab WLS-TEMP am USB-Port des Computers als auch im externen Betrieb über die Wireless-Schnittstelle konfiguriert werden. Die Sensorkonfiguration ist standardmäßig auf Deaktiviert eingestellt. Im Deaktiviert-Modus sind die analogen Eingänge von den Schraubklemmen getrennt und alle A/D-Eingänge intern geerdet. In diesem Modus wird auch die Konstantstromquelle deaktiviert. 11

12 Installation des RedLab WLS-TEMP Netzwerkparameter (externer Betrieb) Die folgenden Netzwerkoptionen lassen sich über InstaCal programmieren. Kennung: Text zur Identifizierung des Geräts (optional). PAN (hex): Die dem Gerät zugewiesene Nummer im persönlichen Netzwerk (PAN). Die PAN-Nummer dient zur Identifizierung des Schnittstellengeräts, mit dem Sie Daten austauschen wollen. Das RedLab WLS-TEMP kann nur mit Geräten kommunizieren, deren PAN-Nummer auf den gleichen Wert eingestellt ist. Die meisten Benutzer brauchen den voreingestellten Wert nicht zu ändern. In den folgenden Situationen könnte es aber von Vorteil sein, eine andere PAN-Nummer zu wählen: o Sie verwenden mehrere Geräte der WLS-Serie und möchten nicht, dass diese miteinander kommunizieren. Stellen Sie die PAN-Nummern der Geräte, die miteinander Daten austauschen sollen, jeweils auf den gleichen Wert. o Wenn in der näheren Umgebung andere WLS-Geräte betrieben werden, können Sie durch eine neue PAN-Nummer versehentliche Änderungen an Ihren Geräteeinstellungen verhindern. CH: Die dem Gerät zugewiesene Funkkanalnummer. Die Kanalnummer dient zum Senden und Empfangen von Daten über die drahtlose Verbindung. Sie können die Nummer in InstaCal ändern, wenn auf diesem Kanal bereits ein anderes WLS-Gerät Daten überträgt oder zu starke Störungen auftreten. In der nachfolgenden Tabelle finden Sie alle verfügbaren Kanäle und die dazugehörige Übertragungsfrequenz. Funkkanal Übertragungsfrequenz (GHz) frequenz (GHz) Übertragungs- Funkkanal 12 2, , , , , , , , , , , ,465 AES-Schlüssel: Wert zur Verschlüsselung der Daten (optional). Die AES-Verschlüsselung ist standardmäßig deaktiviert. Wenn in Ihrer Umgebung niemand sonst ein WLS-Gerät verwendet, brauchen Sie die Verschlüsselung normalerweise nicht zu aktivieren. Falls Sie jedoch vermuten, dass es weitere WLS-Nutzer gibt, und Ihre Geräte gegen den unbefugten Zugriff schützen wollen, sollten Sie die AES-Verschlüsselung einsetzen. Die Verschlüsselung schützt das Gerät jedoch NICHT gegen den unerlaubten Zugriff über eine lokale USB-Verbindung. Ein für die Verschlüsselung konfiguriertes externes Gerät kann direkt über den USB- Port angeschlossen werden, so dass Sie auch auf andere, mit den gleichen Einstellungen versehene WLS- Geräte zugreifen können. Sie sollten die anderen Geräte jedoch ausreichend geschützt aufstellen, um unbefugte Eingriffe in das Netzwerk zu verhindern. Stellen Sie die PAN-Nummer, den Funkkanal und den AES-Schlüssel der Geräte, die miteinander Daten austauschen sollen, jeweils auf den gleichen Wert Es können immer nur solche Geräte miteinander kommunizieren, die über die gleichen AES-Schlüssel (falls eingestellt), PAN- und Kanaleinstellungen verfügen. Weitere Informationen zur Einstellung der Netzwerkparameter Ihres RedLab WLS-TEMP finden Sie im Abschnitt WLS-Serie des Kapitels Temperatureingabemodule in der Benutzeranleitung für die Universalbibliothek. 12

13 Installation des RedLab WLS-TEMP Trennen Sie das RedLab WLS-TEMP nach der Konfiguration der Netzwerkparameter vom Computer ab und stellen sie ihn am gewünschten Standort auf. Der Abstand des RedLab WLS-TEMP zum Schnittstellengerät kann bis zu 30 Meter betragen. Wiederherstellung der Werkseinstellungen Mit InstaCal können Sie die Konfigurationseinstellungen auf den Standardwert zurücksetzen. Anschluss des externen Netzteils für den drahtlosen Betrieb Wenn Sie das RedLab WLS-TEMP über die Wireless-Schnittstelle benutzen wollen, müssen Sie ihn über das USB-Kabel mit dem USB-Netzteil verbinden. Etwa fünf Sekunden nach Anliegen der Stromversorgung leuchten die Befehls- und die Drahtlos-Anzeige auf. Vorsicht! Um die FCC-Verträglichkeit für tragbare Funkgeräte zu gewährleisten, muss die Antenne des Geräts während des laufenden Betriebs mindestens 20 cm von Personen entfernt sein. Ein geringerer Abstand ist aus Sicherheitsgründen nicht zu empfehlen. Die Antenne dieses Senders darf auch nicht in der Nähe einer anderen Antenne oder Strahlungsquelle installiert werden. Kalibrierung des RedLab WLS-TEMP Das RedLab WLS-TEMP lässt sich über InstaCal vollständig eichen. Warten Sie vor der Kalibrierung etwa 30 Minuten, damit das Gerät anlaufen kann. Wenn Sie von einer Sensorkategorie zur anderen wechseln, werden Sie von InstaCal aufgefordert, das Kalibrierprogramm auszuführen. Sollten Sie die Sensorkategorien ständig beibehalten, wird pro Jahr eine regelmäßige Kalibrierung vorgenommen. Die Kalibrierung kann sowohl während der direkten Verbindung des RedLab WLS-TEMP mit dem USB-Port des Computers als auch im externen Betrieb über die Wireless-Schnittstelle erfolgen. Anlaufzeit Geben Sie dem RedLab WLS-TEMP 30 Minuten Zeit zum Warmlaufen, bevor Sie mit dem Messen beginnen. Dadurch verringert sich die thermische Drift und die Messungen können in der gewünschten Genauigkeit durchgeführt werden. Bei RTD- und Thermistormessungen ist diese Aufwärmzeit auch zur Stabilisierung des internen Stromsollwerts erforderlich. 13

14 Sensoranschlüsse Kapitel 3 Das RedLab WLS-TEMP unterstützt die folgenden Typen von Temperatursensoren: Thermoelemente: Typen J, K, R, S, T, N, E und B Widerstandstemperaturfühler (RTDs): Messungen mit 2, 3 oder 4 Drähten mit 100 Ohm Platin-RTDs Thermistoren: Messungen mit 2, 3 oder 4 Drähten Halbleiter-Temperatursensoren: LM36 oder gleichwertig Die Auswahl des Sensortyps hängt von den Anforderungen Ihrer jeweiligen Anwendung ab. Prüfen Sie die Temperaturbereiche und Genauigkeiten der einzelnen Sensoren und suchen Sie denjenigen heraus, der am besten für die Anwendung geeignet ist. Anschlussbelegung Das RedLab WLS-TEMP verfügt über vier Klemmreihen, zwei Reihen am oberen und zwei am unteren Gehäuserand. Jede Reihe besteht aus 26 Anschlüssen. Zwischen den einzelnen Klemmreihen befinden sich zwei integrierte CJC-Sensoren, die für die Messungen der Thermoelemente verwendet werden. In Abbildung 2 finden Sie eine Übersicht über die einzelnen Signale. I1+ 1 NC 2 C0H 3 C0L 4 4W01 5 IC01 6 C1H 7 C1L 8 GND 9 I1-10 CJC Sensor I2+ 11 NC 12 C2H 13 C2L 14 4W23 15 IC23 16 C3H 17 C3L 18 GND 19 I V 21 GND 22 DIO0 23 DIO1 24 DIO2 25 DIO I4-28 GND 29 C7L 30 C7H 31 IC W67 33 C6L 34 C6H 35 NC 36 I4+ CJC Sensor 37 I3-38 GND 39 C5L 40 C5H 41 IC W45 43 C4L 44 C4H 45 NC 46 I V 48 GND 49 DIO7 50 DIO6 51 DIO5 52 DIO4 Abb. 2. Anschlussbelegung des RedLab WLS-TEMP 14

15 Sensoranschlüsse Beschreibung der Anschlüsse des RedLab WLS-TEMP Klemme Signalname Beschreibung der Klemme Klemme Signalname Beschreibung der Klemme 1 I1+ CH0/CH1-Konstantstromquelle positiv 27 I4- CH6/CH7 Eingang für Konstantstromquelle 2 NC Nicht angeschlossen 28 GND Masse 3 C0H CH0-Sensoreingang (+) 29 C7L CH7-Sensoreingang (-) 4 C0L CH0-Sensoreingang (-) 30 C7H CH7-Sensoreingang (+) 5 4W01 CH0/CH1 für 4 Drähte, 2 Sensoren 31 IC67 CH6/CH7 für 2 Sensoren 6 IC01 CH0/CH1 für 2 Sensoren 32 4W67 CH6/CH7 für 4 Drähte, 2 Sensoren 7 C1H CH1-Sensoreingang (+) 33 C6L CH6-Sensoreingang (-) 8 C1L CH1-Sensoreingang (-) 34 C6H CH6-Sensoreingang (+) 9 GND Masse 35 NC Nicht angeschlossen 10 I1- CH0/CH1 Eingang für Konstantstromquelle negativ 36 I4+ CH6/CH7 Konstantstromquelle CJC-Sensor CJC-Sensor 11 I2+ CH2/CH3 Konstantstromquelle 37 I3- CH4/CH5 Eingang für Konstantstromquelle 12 NC Nicht angeschlossen 38 GND Masse 13 C2H CH2-Sensoreingang (+) 39 C5L CH5-Sensoreingang (-) 14 C2L CH2-Sensoreingang (-) 40 C5H CH5-Sensoreingang (+) 15 4W23 CH2/CH3 für 4 Drähte, 2 Sensoren 41 IC45 CH4/CH5 für 2 Sensoren 16 IC23 CH2/CH3 für 2 Sensoren 42 4W45 CH4/CH5 für 4 Drähte, 2 Sensoren 17 C3H CH3-Sensoreingang (+) 43 C4L CH4-Sensoreingang (-) 18 C3L CH3-Sensoreingang (-) 44 C4H CH4-Sensoreingang (+) 19 GND Masse 45 NC Nicht angeschlossen 20 I2- CH2/CH3 Eingang für Konstantstromquelle 46 I3+ CH4/CH5 Konstantstromquelle 21 +5V +5V Ausgang 47 +5V +5V Ausgang 22 GND Masse 48 GND Masse 23 DIO0 Digitaler Eingang/Ausgang 49 DIO7 Digitaler Eingang/Ausgang 24 DIO1 Digitaler Eingang/Ausgang 50 DIO6 Digitaler Eingang/Ausgang 25 DIO2 Digitaler Eingang/Ausgang 51 DIO5 Digitaler Eingang/Ausgang 26 DIO3 Digitaler Eingang/Ausgang 52 DIO4 Digitaler Eingang/Ausgang Verwenden Sie für die Signalverbindungen AWG-Drahtgrößen 16 bis 30. Ziehen Sie die Schraubanschlüsse fest Wenn Sie einen Draht in die Schraubklemmen stecken, achten Sie bitte darauf, dass Sie die Schrauben fest anziehen. Um eine korrekte Verbindung herzustellen, reicht es nicht aus, die Oberfläche einer Klemme leicht zu berühren. Eingangsklemmen für Sensoren (C0H/C0L bis C7H/C7L) An die Differenzialsensoreingänge (C0H/C0L bis C7H/C7L) können Sie bis zu acht Temperatursensoren anschließen. Unterstützt werden die Sensorkategorien Thermoelemente, RTDs, Thermistoren und Halbleitersensoren. Verbinden Sie ein Kanalpaar immer nur mit einer Sensorkategorie. Sie können an ein Kanalpaar allerdings verschiedene Typen von Thermoelementen (J, K, R, S, T, N, E und B) anschließen. 15

16 Sensoranschlüsse Schließen Sie niemals zwei verschiedene Sensorkategorien an ein und dasselbe Kanalpaar an Für jedes Kanalpaar steht ein 24-Bit A/D-Wandler zur Verfügung. Ein Kanalpaar kann jeweils eine Sensorkategorie überwachen. Wenn Sie einen Sensor aus einer anderen Kategorie überwachen wollen, müssen Sie ihn an ein anderes Kanalpaar (Eingangsklemme) anschließen. Stromausgänge (±I1 bis ±I4) Das RedLab WLS-TEMP verfügt über vier Paar Stromausgänge (±I1 bis ±I4). Diese Ausgänge sind mit einem integrierten Präzisions-Stromquell versehen, der die bei RTD- und Thermistormessungen verwendeten Widerstandssensoren versorgt. Jeder Stromausgang ist einem Paar Sensoreingangskanäle zugeordnet: I1+ ist die Konstantstromquelle für die Kanäle 0 und 1 I2+ ist die Konstantstromquelle für die Kanäle 2 und 3 I3+ ist die Konstantstromquelle für die Kanäle 4 und 5 I4+ ist die Konstantstromquelle für die Kanäle 6 und 7 Anschlüsse für 4 Drähte und 2 Sensoren (4W01 bis 4W67) Diese Anschlüsse dienen zur Verbindung von Konfigurationen mit vier Drähten und zwei RTD- oder Thermistorsensoren. Anschlüsse für 2 Sensoren (IC01 bis IC67) Diese Anschlüsse dienen zur Verbindung von Konfigurationen mit zwei Drähten und zwei RTD- oder Thermistorsensoren. Massekontakte (GND) Über die sechs Massekontakte (GND) erfolgt der Massebezug der Eingangskanäle und DIO-Bits. Sie sind von der USB-Masse isoliert (500 V Gleichstrom). Stromanschlüsse (+5V) Die beiden +5V-Ausgänge sind von den USB +5V isoliert (500 V Gleichstrom). Digitale Kontakte (DIO0 bis DIO7) An die Schraubklemmen DIO0 bis DIO7 können Sie bis zu acht digitale E/A-Leitungen anschließen. Die einzelnen Anschlüsse lassen sich mit der Software als Eingang oder Ausgang konfigurieren. CJC-Sensoren Das RedLab WLS-TEMP verfügt über zwei integrierte, hochauflösende Temperatursensoren. Ein Sensor befindet sich auf der rechten Seite des Geräts, der andere auf der linken. Anschlüsse für Thermoelemente Ein Thermoelement besteht aus zwei unterschiedlichen Metallen, die an einem Ende miteinander verbunden sind. Wird die Verbindung der Metalle erwärmt oder abgekühlt, entsteht eine Spannung, die der jeweiligen Temperatur entspricht. Das RedLab WLS-TEMP führt vollständige Temperaturmessungen aus, ohne dass geerdete Widerstände erforderlich wären. Die Software gibt einen 32-Bit-Gleitkommawert im Spannungs- oder Temperaturformat aus. Für jeden analogen Eingang steht eine spezielle Funktion zur Erkennung offener Thermoelemente zur Verfügung, die automatisch feststellt, wenn ein Thermoelement offen oder defekt ist. Mit InstaCal können Sie den Typ des Thermoelements (J, K, R, S, T, N, E oder B) und einen oder mehrere Eingangskanäle festlegen, an die das Element angeschlossen werden soll. 16

17 Sensoranschlüsse Verdrahtung Verbinden Sie das Thermoelement wie in Abbildung 3 gezeigt über eine Differenzialverbindung mit dem RedLab WLS-TEMP. I#+ NC C#H C#L 4W## IC## C#H C#L GND I#- Abb. 3. Typische Verbindung eines Thermoelements Verbinden Sie die Thermoelemente so mit dem RedLab WLS-TEMP, dass sie keinen Kontakt mit den GND- Kontakten (Schraubklemmen 9, 19, 28, 38) haben. Die GND-Schraubklemmen des RedLab WLS-TEMP sind gegen Masse isoliert. Sie können die Sensoren der Thermoelemente also erden, sofern die Isolierung der GND- Schraubklemmen (9, 19, 28, 38) gegen Masse gewahrt bleibt. Wenn Thermoelemente an leitenden Oberflächen angebracht werden, darf der Spannungsunterschied zwischen mehreren Thermoelementen höchstens ±1,4 V betragen. Wir empfehlen, wo immer möglich isolierte oder nicht geerdete Thermoelemente zu verwenden. Maximale Eingangsspannung zwischen Analogeingang und Masse Die höchstmögliche Eingangsspannung zwischen einem analogen Eingang und den isolierten GND- Schraubklemmen beträgt bei eingeschaltetem RedLab WLS-TEMP ±25 V Gleichstrom und bei ausgeschaltetem Gerät ±40V. Verwenden Sie zur Verlängerung des Thermoelements die gleiche Drahtart, so dass der von thermischen EMK verursachte Fehler möglichst gering bleibt. RTD- und Thermistor-Verbindungen Ein Widerstandstemperaturfühler (RTD) misst die Temperatur, indem der jeweilige Widerstand des Bauteils einem Temperaturwert zugeordnet wird. Ein Thermistor ist ein temperaturempfindlicher Widerstand. Er ähnelt einem RTD, da sich sein Widerstandswert mit der Temperatur ändert. Geringe Temperaturänderungen rufen dabei erhebliche Widerstandsänderungen hervor. Der wesentliche Unterschied zwischen RTD- und Thermistormessungen liegt in der Methode zur Linearisierung der Messdaten. Bei RTDs und Thermistoren wird über einen Erregerstrom ein Spannungsabfall erzeugt, der sich am Sensor messen lässt. Das RedLab WLS-TEMP verfügt über vier integrierte Konstantstromquellen (±I1 bis ±I4) für diese Sensormessungen. Jede Konstantstromquelle ist einem Kanalpaar zugeordnet. Das RedLab WLS-TEMP führt Messungen mit 2, 3 und 4 Drähten mit RTDs (100 Ohm Platin) und Thermistoren durch. Mit InstaCal können Sie den Sensortyp und die Verkabelung einstellen. Sobald der Widerstandswert berechnet ist, wird er linearisiert und in einen Temperaturwert umgeformt. Die Software gibt einen 32-Bit- Gleitkommawert im Spannungs- oder Temperaturformat aus. Im RTD-Modus kann das RedLab WLS-TEMP nur Widerstandswerte bis 660 Ohm messen. In diesem Wert ist auch der Gesamtwiderstand über den Schraubklemmen für die Stromanregung (±Ix) enthalten, welcher der Summe aus dem RTD-Widerstand und den Leitungswiderständen entspricht. Im Thermistor-Modus können nur Widerstandswerte bis 180 kohm gemessen werden. In diesem Wert ist auch der Gesamtwiderstand über den Schraubklemmen für die Stromanregung (±Ix) enthalten, welcher der Summe aus dem Thermistor-Widerstand und den Leitungswiderständen entspricht. 17

18 Sensoranschlüsse Konfiguration mit zwei Drähten Die einfachste Möglichkeit zum Anschluss eines RTD-Sensors oder Thermistors an das RedLab WLS-TEMP ist eine Konfiguration mit zwei Drähten, da sie die wenigsten Verbindungen zum Sensor benötigt. Bei dieser Methode versorgen die beiden Drähte den RTD-Sensor mit dem Erregerstrom und messen gleichzeitig die Spannung am Sensor. Da RTDs einen geringen nominellen Widerstandswert aufweisen, kann die Messgenauigkeit durch den Leitungswiderstand beeinträchtigt werden. Beim Anschluss von Leitungen mit einem Widerstand von 1 Ohm (0,5 Ohm pro Draht) an einen 100 Ohm Platin-RTD entsteht zum Beispiel ein Messfehler von 1%. In einer Konfiguration mit zwei Drähten können Sie pro Kanalpaar entweder einen oder zwei Sensoren anschließen. Zwei Drähte, ein Sensor In Abbildung 4 finden Sie eine Messanordnung mit zwei Drähten und einem Sensor. I#+ NC C#H C#L 4W## IC## C#H C#L GND I#- Abb. 4. Messanordnung mit zwei Drähten und einem RTD- oder Thermistor-Sensor Wenn Sie diese Konfiguration mit InstaCal einrichten, erfolgen die Verbindungen mit C#H und C#L intern. Zwei Drähte, zwei Sensoren Abbildung 5 zeigt eine Messanordnung mit zwei Drähten und zwei Sensoren. I#+ NC C#H C#L 4W## IC## C#H C#L GND I#- Abb. 5. Messanordnung mit zwei Drähten und zwei RTD- oder Thermistor-Sensoren Wenn Sie diese Konfiguration mit InstaCal einrichten, erfolgen die Verbindungen mit C#H (erster Sensor) und C#H/C#L (zweiter Sensor) intern. In diesem Modus müssen beide Sensoren angeschlossen werden, um korrekte Messergebnisse zu erhalten. 18

19 Sensoranschlüsse Konfiguration mit drei Drähten Bei einer Konfiguration mit drei Drähten wird der Leitungswiderstand durch eine gerichtete Verbindung kompensiert. Dabei können Sie pro Kanalpaar nur einen Sensor anschließen. In Abbildung 6 finden Sie eine Messanordnung mit drei Drähten. I#+ NC C#H C#L 4W## IC## C#H C#L GND I#- Abb. 6. Messanordnung mit drei Drähten und einem RTD- oder Thermistor-Sensor Wenn Sie diese Konfiguration mit InstaCal einrichten, misst das RedLab WLS-TEMP den Leitungswiderstand über den ersten Kanal (C#H/C#L) und den Sensor über den zweiten Kanal (C#H/C#L). Durch diese Anordnung können Leitungswiderstand und Temperaturveränderungen in den Leitungen ausgeglichen werden. Die Verbindungen mit C#H für den ersten und C#H/C#L für den zweiten Kanal erfolgen intern. Um mit drei Drähten einen korrekten Wertausgleich zu erhalten, müssen die mit den ±I#-Schraubklemmen verbundenen Leitungen den gleichen Widerstandswert aufweisen. Konfiguration mit vier Drähten Bei einer Konfiguration mit vier Drähten verbinden Sie jeweils zwei Lese-/Erregerdrähte mit den Enden des RTD- oder Thermistor-Sensors. Durch diese Anordnung können Leitungswiderstand und Temperaturveränderungen in den Leitungen vollständig ausgeglichen werden. Die Konfiguration mit vier Drähten ist besonders für Anwendungen geeignet, für die sehr genaue Messungen erforderlich sind. In den Abbildungen 7 und 8 finden Sie Beispiele für Messanordnungen mit vier Drähten und einem Sensor. Sie können das RedLab WLS-TEMP entweder mit einem Sensor pro Kanal oder zwei Sensoren pro Kanalpaar konfigurieren. Vier Drähte, ein Sensor Abbildung 7 zeigt eine Konfiguration mit einem Sensor, der über vier Drähte mit dem ersten Kanal eines Kanalpaares verbunden ist. I#+ NC C#H C#L 4W## IC## C#H C#L GND I#- Abb. 7. Messanordnung mit vier Drähten und einem RTD- oder Thermistor-Sensor 19

20 Sensoranschlüsse Abbildung 8 zeigt eine Konfiguration mit einem Sensor, der über vier Drähte mit dem zweiten Kanal eines Kanalpaares verbunden ist. I#+ NC C#H C#L 4W## IC## C#H C#L GND I#- Abb. 8. Messanordnung mit vier Drähten und einem RTD- oder Thermistor-Sensor Abbildung 9 enthält eine Messanordnung mit vier Drähten und zwei Sensoren. I#+ NC C#H C#L 4W## C#H C#L GND I#- Abb. 9. Messanordnung mit vier Drähten und zwei RTD- oder Thermistor-Sensoren In diesem Modus müssen beide Sensoren angeschlossen werden, um korrekte Messergebnisse zu erhalten. Messungen der Halbleitersensoren Halbleitersensoren sind für einen Temperaturbereich von etwa -40 C bis 125 C geeignet, wenn eine Messgenauigkeit von ±2 C ausreicht. Im Vergleich zu Thermoelementen und RTDs kann der Halbleitersensor Messungen nur in einem geringen Temperaturbereich vornehmen. Halbleitersensoren liefern jedoch genaue Ergebnisse, sind preiswert und lassen sich für Anzeige- und Steuerzwecke leicht mit anderen Bauteilen zu verbinden. Das RedLab WLS-TEMP kann mit Halbleitersensoren wie dem LM36 oder vergleichbaren Geräten hochauflösende Messungen durchführen und gibt einen 32-Bit-Gleitkommawert im Spannungs- oder Temperaturformat aus. Über InstaCal lassen sich der Sensortyp (TMP36 oder gleichwertig) und der Eingangskanal, an den der Sensor angeschlossen wird, auswählen. Verdrahtung Sie können einen TMP36 (oder einen vergleichbaren Halbleitersensor) wie in Abbildung 10 gezeigt über eine massebezogene Konfiguration mit dem RedLab WLS-TEMP verbinden. Die Stromversorgung des Sensors erfolgt über die +5V- und GND-Schraubklemmen des RedLab WLS-TEMP. TMP36 5V I#+ NC C#H C#L 4W## IC## C#H C#L GND I#- Abb. 10. Messanordnung mit Halbleitersensor Die Universalbibliothek gibt die Messdaten als 32-Bit-Gleitkommawert im Spannungs- oder Temperaturformat aus. 20

21 Sensoranschlüsse Digitale E/A-Anschlüsse An die Schraubklemmen DIO0 bis DIO7 können Sie bis zu acht digitale E/A-Leitungen anschließen. Die einzelnen digitalen Anschlüsse lassen sich als Eingang oder Ausgang konfigurieren. Alle digitalen E/A- Leitungen werden mit einem Widerstand von 47 kohm auf +5V gebracht (Standardeinstellung). Auf Bestellung kann der Widerstand werkseitig als Pulldown-Widerstand eingestellt werden. Wenn die digitalen Anschlüsse als Eingang konfiguriert sind, kann der Zustand der TTL-Eingänge über die digitalen E/A-Anschlüsse des RedLab WLS-TEMP überwacht werden. In Abbildung 11 finden Sie eine schematische Darstellung. Wenn Sie den Schalter auf den +5V-Eingang legen, liest DIO0 WAHR (1). Wird der Schalter auf GND gestellt, liest DIO0 FALSCH (0)). DIO0 +GND +5V Abb. 11. Erkennung der Schalterstellung durch den digitalen Kanal DIO0 Vorsicht! Die GND-Schraubklemmen des RedLab WLS-TEMP (9, 19, 28, 38) sind zusammengeschaltet und gegen Masse isoliert. Wenn bei der Verwendung von digitalen E/A und leitenden Thermoelementen eine Erdung erfolgt, sind die Thermoelemente nicht mehr isoliert. In diesem Fall dürfen sie nicht mit leitenden Oberflächen verbunden werden, die geerdet werden könnten. Allgemeine Informationen zu digitalen Signalverbindungen und digitalen E/A-Techniken finden Sie in der Anleitung zu Signalverbindungen im Unterverzeichnis ICalUL\Documents der CD. Konfiguration der DIO-Kanäle für die Alarmerzeugung Das RedLab WLS-TEMP ist mit acht unabhängigen Temperaturalarmen versehen. Alle Alarmoptionen können über die Software programmiert werden. Der Alarm lässt sich auch im externen Betrieb konfigurieren. Wenn ein digitaler Anschluss als Alarm vorgesehen ist, wird er beim nächsten Einschalten als Ausgang konfiguriert und auf den Zustand gestellt, der von der Alarmkonfiguration vorgesehen ist. Jedem Alarm ist ein digitaler E/A-Kanal als Alarmausgang zugeordnet. Als Alarmeingang dient jeweils ein Temperatur-Eingangskanal. Sie können die Temperaturbedingungen für einen Alarm und den Ausgangsstatus des entsprechenden Kanals (oberer oder unterer Grenzwert) festlegen. Sobald ein Alarm ausgelöst wird, wird der dazugehörige DIO-Kanal in den vorgegebenen Zustand versetzt. Die Alarmkonfigurationen sind im permanenten Speicher abgelegt und werden beim Einschalten geladen. Die Temperaturalarme funktionieren im drahtlosen Modus sowie beim Anschluss des Geräts am USB-Port eines Computers. Die Alarmeinstellungen lassen sich sowohl bei einer direkten Verbindung des RedLab WLS-TEMP am USB- Port des Computers als auch im externen Betrieb über die Wireless-Schnittstelle konfigurieren. 21

22 Funktionale Details Kapitel 4 Messungen der Thermoelemente Ein Thermoelement besteht aus zwei unterschiedlichen Metallen, die an einem Ende miteinander verbunden sind. Wird die Verbindung der Metalle erwärmt oder abgekühlt, entsteht eine Spannung, die der jeweiligen Temperatur entspricht. Die Hardware des RedLab WLS-TEMP wandelt die Ausgangsspannung des Thermoelements in eine Gleichtakt-Eingangsspannung um, indem auf der Unterseite des Elements am C#L-Eingang +2,5 V angelegt werden. Verbinden Sie die Sensoren der Thermoelemente immer potentialfrei mit dem RedLab WLS-TEMP. Stellen Sie jedoch keine Verbindung zwischen C#L und GND oder einem geerdeten Widerstand her. Kaltstellenkompensation (CJC) Wenn Sie die Sensorkabel eines Thermoelements mit dem Eingangskanal verbinden, erzeugen die unterschiedlichen Metalle an den Schraubklemmen des RedLab WLS-TEMP einen zusätzlichen Thermoknoten. An dieser Stelle entsteht ein kleiner Spannungsfehler, der über eine Kaltstellenkompensation aus der Gesamtmessung entfernt werden muss. Der gemessene Spannungswert enthält sowohl die Spannung des Thermoelements als auch die Kaltstellenspannung. Um diesen Fehler zu kompensieren, zieht das RedLab WLS- TEMP die Spannung an der Kaltstelle von der Spannung des Thermoelements ab. Das RedLab WLS-TEMP verfügt über zwei hochauflösende, in das Gehäuse integrierte Temperatursensoren. Ein Sensor befindet sich auf der rechten Seite des Geräts, der andere auf der linken. Die CJC-Sensoren messen die Durchschnittstemperatur an den Schraubklemmen, so dass die Kaltstellenspannung errechnet werden kann. Ein Softwarealgorithmus korrigiert die an den Schraubklemmen aufgetretenen Werte automatisch, indem die errechnete Kaltstellenspannung von der an den analogen Eingängen gemessenen Spannung der Thermoelemente abgezogen wird. Verlängerung des Thermoelements Verwenden Sie zur Verlängerung des Thermoelements die gleiche Drahtart, so dass der von thermischen EMK verursachte Fehler möglichst gering bleibt. Datenlinearisierung Nach Abschluss der CJC-Korrektur an den Messdaten linearisiert ein integrierter Microcontroller die Daten automatisch anhand der Linearisierungskoeffizienten des US-Instituts für Standards und Technologie (NIST) für den jeweiligen Thermoelementetyp. Die Messdaten werden als 32-Bit-Gleitkommawert im konfigurierten Format (Spannung oder Temperatur) ausgegeben. Erkennung offener Thermoelemente Die Erkennung offener Thermoelemente wird bei jedem analogen Eingang automatisch aktiviert, sobald ein Kanalpaar für ein Thermoelement konfiguriert ist. Die Erkennung dauert maximal 3 Sekunden. Die Software ermittelt alle offenen oder kurzgeschlossenen Schaltkreise im Sensor. Dafür wird die Eingangsspannung auf einen Wert unter der Ausgangsspannung eines Thermoelements gedrückt. Die Software nimmt dies als ungültigen Wert wahr und kennzeichnet den entsprechenden Kanal. Wenn ein offenes Thermoelement erkannt wird, werden nacheinander alle anderen Kanäle abgefragt. 22

23 Funktionale Details Eingangsleckstrom Wenn die Erkennung offener Thermoelemente aktiviert ist, wird ein Eingangsleckstrom von max. 105 na in das Element geleitet. Dadurch entsteht eine Fehlerspannung über dem gesamten Leitungswiderstand des Thermoelements, die sich nicht von der zu messenden Spannung unterscheiden lässt. Sie können diese Fehlerspannung anhand der folgenden Formel abschätzen: Fehlerspannung = Widerstand des Thermoelements x 105 na Um diesen Fehler zu vermindern, sollten Sie das Thermoelement verkürzen, so dass sein Widerstand geringer wird, oder einen Draht mit einem größeren Durchmesser verwenden. Ist die Erkennung nicht aktiv, beträgt der Eingangsleckstrom max. 30 na. RTD- und Thermistor-Messungen Bei RTDs und Thermistoren wird über einen Erregerstrom ein Spannungsabfall erzeugt, der sich am Sensor messen lässt. Das RedLab WLS-TEMP misst den Widerstand des Sensors, indem er einen Erregerstrom in bekannter Höhe durchleitet und dann den Spannungsunterschied am Sensor feststellt. Nach der Spannungsmessung wird der Widerstand des RTD nach dem Ohmschen Gesetz berechnet: Der Sensorwiderstand entspricht dem Quotienten aus der gemessenen Spannung und der Höhe des Erregerstroms an der Quelle (±Ix). Der Wert an ±Ix wird im lokalen Speicher abgelegt. Sobald der Widerstandswert berechnet ist, wird er linearisiert und in einen Temperaturwert umgeformt. Die Messdaten werden von der Software als 32-Bit-Gleitkommawert im Spannungs-, Widerstands- oder Temperaturformat ausgegeben. Datenlinearisierung Ein integrierter Microcontroller linearisiert die Messdaten von RTD oder Thermistor automatisch. RTD-Messungen werden mit Hilfe eines Algorithmus mit Callendar-VanDusen-Koeffizienten linearisiert (Wahl zwischen DIN, SAMA oder ITS-90 möglich). Thermistormessungen werden mit einem Steinhart-Hart-Linearisierungsalgorithmus linearisiert (die Koeffizienten entnehmen Sie bitte dem Datenblatt des Sensorherstellers). Stromversorgung Die Stromversorgung des RedLab WLS-TEMP erfolgt im drahtlosen Betrieb über ein USB-Netzteil. 23

24 Funktionale Details Externe Komponenten Das RedLab WLS-TEMP verfügt wie in Abbildung 12 gezeigt über die folgenden externen Komponenten. Schraubklemmen USB-Anschluss Status-LEDs (Befehl, Drahtlos, Senden, Empfangen, Empfangssignalstärke) LED-Prüftaste Schraubklemmen 27 bis 52 Befehlsanzeige Schraubklemmen 1 bis 26 USB-Anschluss Senden Empfangen LED-Prüftaste LED-Anzeigen der Empfangssignalstärke Drahtlos-Anzeige Abb. 12. Anordnung der Komponenten des RedLab WLS-TEMP Schraubklemmen Die vier Schraubklemmen des Geräts dienen zum Anschluss der Temperatursensoren und der digitalen E/A- Leitungen sowie zur Masse und als Stromausgang. Die Schraubklemmen werden im Abschnitt Anschlussbelegung auf Seite 14 näher beschrieben. Vorsicht! Die beiden +5V-Anschlüsse (Schraubklemmen 21 und 47) sind von den USB +5V isoliert (500 V Gleichstrom). Die +5V-Anschlüsse sind Ausgänge. Schließen Sie daran also kein externes Netzteil an. Sie könnten das RedLab WLS-TEMP und eventuell auch Ihren Computer beschädigen. USB-Anschluss Der USB-Anschluss versorgt das Gerät mit +5V und Daten. Um das RedLab WLS-TEMP über die Wireless- Schnittstelle betreiben zu können, muss er mit einem externen Netzteil verbunden werden. Im lokalen Betrieb brauchen Sie ihn nur an einen USB-Port Ihres Computers oder eines Hubs anzuschließen. Verbinden Sie das Gerät für den externen Betrieb mit dem mitgelieferten Netzteil. 24

25 Funktionale Details Status-LEDs Die LEDs zeigen den USB-Verbindungsstatus und den drahtlosen Betrieb an. Drei LEDs verdeutlichen außerdem die Stärke der über die drahtlose Verbindung empfangenen Signale. In der folgenden Tabelle finden Sie eine Übersicht über die Funktionen der einzelnen LEDs. LED-Funktionen LED Befehl Drahtlos (grün) Senden (gelb) Empfangen (rot) LED-Anzeigen der Empfangssignalstärke Funktion Leuchtet Grün: Das RedLab WLS-TEMP ist mit einem Computer und dem Netzteil verbunden. Blinkt grün: Das RedLab WLS-TEMP empfängt über die drahtlose bzw. die USB-Verbindung einen Befehl. Das interne Funkmodul des RedLab WLS-TEMP wird mit Strom versorgt (über USB oder vom Netzteil). Über eine aktive drahtlose Verbindung werden Daten übertragen. Über eine aktive drahtlose Verbindung werden Daten empfangen. 3 grüne LEDs. Die LEDs leuchten auf, sobald über die drahtlose Verbindung eine Nachricht eintrifft, und erlöschen etwa 1 Sekunde nach dem Ende der Mitteilung. Sie zeigen die in der aktiven drahtlosen Verbindung vorhandene Schwundreserve an. Die Schwundreserve ist der Unterschied zwischen der Stärke des eingehenden Signals und der Empfangsempfindlichkeit des Geräts. Hinweis 1: Drei LEDs leuchten: sehr starkes Signal (Schwundreserve > 30 db) Hinweis 2: Zwei LEDs leuchten: starkes Signal (Schwundreserve > 20 db) Hinweis 3: Eine LED leuchtet: mittleres Signal (Schwundreserve > 10 db) Hinweis 4: Keine LED leuchtet: schwaches Signal (Schwundreserve < 10 db) LED-Prüftaste Mit Hilfe der LED-Prüftaste können Sie die Funktionsfähigkeit der LEDs kontrollieren. Sobald die Taste gedrückt wird, leuchten die LEDs nacheinander auf (zuerst die Befehlsanzeige und dann von links nach rechts von der Drahtlos-Anzeige bis zu den Anzeigen der Signalstärke). 25

26 Spezifikationen Kapitel 5 Wenn nicht anders angegeben, beträgt die normale Betriebstemperatur 25 C. Kursiv gedruckte Spezifikationen sind durch das Design vorgegeben. Analoge Eingänge Tabelle 1. Allgemeine Spezifikationen der analogen Eingänge Parameter Zustände Spezifikation A/D-Wandler Vier Dual 24-Bit, Sigma-Delta Anzahl der Kanäle 8 Differenzialkanäle Isolierung der Eingänge Min. 500 V Gleichstrom zwischen Kabeln und USB-Schnittstelle Kanalkonfiguration Über Software entsprechend Sensortyp programmierbar Differenzialeingangsspannung für die Thermoelement ± 0,080 V verschiedenen Sensorkategorien RTD 0 bis 0,5 V Thermistor 0 bis 2 V Halbleitersensor 0 bis 2,5 V Absolute maximale Eingangsspannung ±C0x bis ±C7x bezogen auf ±25 V eingeschaltet, ±40 V ausgeschaltet. GND (Schraubklemmen 9,19,28,38) Eingangsimpedanz min. 5 Gigaohm Eingangsleckstrom Erkennung offener max. 30 na Thermoelemente deaktiviert Erkennung offener max. 105 na Thermoelemente aktiviert Gegentaktstörunterdrückungsverhältnis f IN =60 Hz min. 90 db Gleichtaktstörunterdrückungsverhältnis f IN =50 Hz/60 Hz min. 100 db Auflösung 24 Bit Keine fehlenden Codes 24 Bit Eingangskopplung DC Anlaufzeit min. 30 Minuten Erkennung offener Thermoelemente Automatisch aktiviert, wenn Kanalpaar für Thermosensor konfiguriert ist. Die Erkennung dauert maximal 3 Sekunden. Genauigkeit des CJC-Sensors 15 C bis 35 C ±0,25 C typ., ±0,5 C max. 0 C bis 70 C -1,0 bis +0,5 C max 26

27 Spezifikationen Kanalkonfigurationen Tabelle 2. Spezifikationen der Kanalkonfiguration Sensorkategorie Zustände Spezifikation Deaktiviert Thermoelement J, K, S, R, B, E, T oder N 8 Differenzialkanäle Halbleitersensor 8 Differenzialkanäle RTD und Thermistor Konfiguration mit 2 Drähten und einem Sensor 4 Differenzialkanäle Konfiguration mit 2 Drähten und zwei Sensoren 8 Differenzialkanäle Konfiguration mit 3 Drähten und einem Sensor pro 4 Differenzialkanäle Kanalpaar Konfiguration mit vier Drähten und einem Sensor 2 Differenzialkanäle Konfiguration mit vier Drähten und zwei Sensoren 4 Differenzialkanäle Hinweis 1: Das RedLab WLS-TEMP hat vier interne, vollständig differenziale A/E mit je zwei Kanälen, so dass insgesamt acht Differenzialkanäle zur Verfügung stehen. Die analogen Eingangskanäle sind deshalb in vier Kanalpaaren konfiguriert, wobei jeweils die Sensoreingänge CH0/CH1, CH2/CH3, CH4/CH5 und CH6/CH7 paarweise geschaltet sind. Für diese Kanalpaarung müssen die Paare analoger Eingangskanäle so konfiguriert werden, dass sie die gleiche Sensorkategorie überwachen können. Es können aber auch unterschiedliche Sensortypen der gleichen Kategorie (z.b. Thermoelement Typ J an Kanal 0 und Typ T an Kanal 1) angeschlossen werden. Hinweis 2: Hinweis 3: Änderungen der Kanalkonfiguration werden von der Firmware im EEPROM auf dem getrennten Microcontroller gespeichert. Die Änderungen erfolgen über Befehle von einer externen Anwendung. Im EEPROM bleibt die Konfiguration permanent gespeichert. Die Konfiguration ist standardmäßig auf Deaktiviert eingestellt. Im Deaktiviert-Modus sind die analogen Eingänge von den Schraubklemmen getrennt und alle A/D-Eingänge intern geerdet. In diesem Modus werden auch alle Konstantstromquellen deaktiviert. Kompatible Sensoren Parameter Thermoelement RTD Thermistor Halbleiter Tabelle 3. Spezifikationen der kompatiblen Sensortypen Zustände J: -210 C bis 1200 C K: -270 C bis 1372 C R: -50 C bis 1768 C S: -50 C bis 1768 C T: -270 C bis 400 C N: -270 C bis 1300 C E: -270 C bis 1000 C B: 0 C bis 1820 C 100 Ohm PT (DIN 43760: 0,00385 Ohms/Ohm/ C) 100 Ohm PT (SAMA: 0, Ohms/Ohm/ C) 100 Ohm PT (ITS-90/IEC751:0, Ohms/Ohm/ C) Standard Ohm bis Ohm TMP36 oder gleichwertig 27