MOPS UTC Karte 4 Kanäle universeller Thermoverstärker mit Linearisierung und integriertem A/D-Wandler

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1 MOPS UTC Karte 4 Kanäle universeller Thermoverstärker mit Linearisierung und integriertem A/D-Wandler

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3 Funktion 1. Funktion Universalverstärker für Thermosignale von Spannungssensoren und Widerstandsaufnehmern integrierte Digitalisierung und Linearisierung 4 unabhängige Kanäle pro Steckkarte 2. Prinzip integrierte Stromquelle für Widerstandsaufnehmer programmierbare Verstärkung und Offset zur Einstellung unterschiedlichster Messbereiche automatischer Messbereichsabgleich jeder Kanal besitzt analogen Tiefpass mit einstellbarer Grenzfrequenz A/D-Wandler mit vorgeschaltetem Multiplexer zusätzlicher Referenztemperaturkanal (Kaltstelle) zur Ermittlung der Absoluttemperatur bei Verwendung von Thermoelementen nichtflüchtige Speicherung von 15 verschiedenen Linearisierungen auf jeder Karte digitale Linearisierung und Verrechnung zu einer Temperaturinformation Weitergabe des digitalen Messwerts an den MOPS Bus 3. Technische Daten 3.1. Eingang Typ: Differenzeingang Eingangsspannungsfestigkeit: +/- 15 Volt Gleichtaktunterdrückung: 110 db bei Verstärkung 100 Differentialeingangswiderstand: 200 KOhm (bei Thermoelementen) >10 MOhm (bei Widerstandsaufnehmern) Gleichtakteingangswiderstand: je 100 KOhm (bei Thermoelementen) >10 MOhm (bei Widerstandsaufnehmern) Konstantstromquelle bei Anschluss von Widerstandsaufnehmern : ca. 100uA MOPS-Hardware-Manual (Ausgabe 5856) A8-UTC Seite 1

4 Technische Daten 3.2. Messbereiche / Verstärkung Der Verstärkungsfaktor und der Offset sind in weiten Bereichen programmierbar,sodass in allen von den angegebenen Thermoelementen und Widerstandsaufnehmern abgedeckten Temperaturbereichen, die Messwerte mit einer sinnvollen Auflösung ermittelt werden können. A/D-Wandler Eingangsbereich: +/- 5 V Auflösung : 12 bit Verstärkungsfaktor min.: 100 max.: ca Offsetspannung min.: -25 V (nach Verstärkung) max.: +25 V (nach Verstärkung) entspricht dem fünffachen des Eingangsbereichs 3.3. Filter Jeder Kanal besitzt einen programmierbaren analogen Tiefpass für den eine aus drei Grenzfrequenzen ausgewählt werden können Grenzfrequenzen Frequenz 1 (-3db): 8.2 Hz +/- 5 % Frequenz 2 (-3db): 34 Hz +/- 10 % Frequenz 3 (-3db): 96 Hz +/- 10 % Amplitudenverhalten für Frequenz 1 (8.2 Hz): Durchlass [db] Frequenz [Hz] Seite 2 A8-UTC MOPS-Hardware-Manual (Ausgabe 5856)

5 Technische Daten Amplitudenverhalten für Frequenz 2 (34 Hz): Durchlass [db] Frequenz [Hz] Amplitudenverhalten für Frequenz 3 (96 Hz): Durchlass [db] Frequenz [Hz] MOPS-Hardware-Manual (Ausgabe 5856) A8-UTC Seite 3

6 Technische Daten 3.4. Verstärkerabgleich Der Abgleich des Offsets innerhalb eines Verstärkerkanals erfolgt automatisch, dazu können die Eingänge elektronisch von der Buchse getrennt und mit einem Nullsignal beaufschlagt werden Linearisierung Die verstärkten Messsignale werden nach der A/D-Wandlung auf digitalem Wege linearisiert. Auf der MOPS-UTC-Karte können bis zu 15 verschiedene Linearisierungs-parameter nichtflüchtig gespeichert werden und sind somit jederzeit abrufbar. Bei Bedarf können diese Parameter mit Hilfe der Steuersoftware neu berechnet und abgespeichert werden. Alle 4 Kanäle können mit unterschiedlichen Sensoren und unterschiedlichen Messbereichen benutzt werden, somit kann auch jeder Kanal beliebig mit einer der 15 Linearisierungen verrechnet werden Thermoelemente Standardmäßig werden alle Thermoelemente gemäß DIN IEC 584 unterstützt. Dies sind im einzelnen: Thermopaar Kennbuchstabe Nickel-Chrom/Nickel K Eisen/Kupfer-Nickel (Eisen/Konstantan) J Platin-13%Rhodium/Platin R Platin-10%Rhodium/Platin S Platin-30%Rhodium/Platin B Kupfer/Kupfer-Nickel (Kupfer/Konstantan) T Nickel-Chrom/Kupfer-Nickel (Nickel-Chrom /Konstantan) E Widerstandsaufnehmer Standardmäßig werden alle Platinaufnehmer mit einem Nennwert von 100 oder 500 Ohm unterstützt (andere Sensoren auf Anfrage). Die Linearisierung entspricht DIN IEC Referenzstelle (Kaltstelle) Zur Ermittlung der Absoluttemperatur bei Messung mit Thermoelementen steht ein präziser Referenztemperaturfühler (Kaltstelle) zur Verfügung, er wird benutzt um die Temperatur am Übergang zwischen Thermoelement (Ausgleichsleitung) und Verstärker zu messen. (Bei Verwendung von Widerstandsaufnehmern besitzt die Referenzstelle keine Funktion.) Dieser Fühler ist als Platinsensor ausgeführt und befindet sich in unmittelbarer Nähe der Anschlussbuchsen. Um die Messgenauigkeit nicht zu beeinflussen dürfen keine punktuellen Temperaturdifferenzen zwischen Anschlussstecker und Kartenrückwand erzeugt werden. Seite 4 A8-UTC MOPS-Hardware-Manual (Ausgabe 5856)

7 Technische Daten 3.7. Abtastung Die Abtastung der vier Kanäle erfolgt im Multiplexverfahren, die Abfolge wird im Messrahmen des MOPS Systems festgelegt, dadurch sind auch unterschiedliche Abtastraten für die einzelnen Kanäle möglich. maxmale Summenabtastrate : 128 khz 3.8. Genauigkeit max Verstärkungsabweichung: max. Offsetabweichung: Messwertabweichung: max. Temperaturabweichung der Kaltstelle : 0,05 % (bei DC-Signal) +/- 1 digit in jedem Messbereich < 0,1 % vom Messbereich (ohne Berücksichtigung der Kaltstelle bei Messung mit Thermoelementen) z.b. < 0,1 C bei einem Messbereich von -20 bis +80 C +/- 0,12 C (nach Ausgleich eventuell vorhandener Temperaturdifferenzen an der Anschlussbuchse) Achtung obige Angaben gelten nur für den Verstärker, im allgemeinen liegen die Grenzabweichungen der Sensoren (Normen, Herstellerangaben und Alterung beachten), bereits weit oberhalb der Abweichungen des Verstärkers. Dies gilt insbesondere für Thermoelemente Abmessungen Standard MOPS-Steckkarte: Länge: 234 mm Breite: 129 mm Höhe: 21 mm MOPS-Hardware-Manual (Ausgabe 5856) A8-UTC Seite 5

8 Anschluss 4. Anschluss 4.1. Anschlussbelegung Lemosabuchse 6-polig Für die 6-poligen Eingangsbuchsen an der Kartenrückwand wird folgende Gegenstecker benötigt : Bei Verwendung von Widerstandsaufnehmern (z.b. PT 100) : LEMOSA: Typ FGG.1B.306.CNAD52 ZDA (für Kabel mit ca.5.3mm Außendurchmesser) Bei Verwendung von Thermoelementen mit Typ K (NiCr-Ni) : LEMOSA: Typ FGG.1B.903.CLKD42 ZDA (für ummantelte Standardthermokabel) Bei Verwendung von Thermoelementen mit Typ J (Fe-Co) : LEMOSA: Typ FGG.1B.903.CLJD42 ZDA (für ummantelte Standardthermokabel) Bezeichnung Pin-Nummer Signal E+ 1 positiver Eingang I+ 2 Stromausgang IR 3 Dreileiterquelle UR 4 (Referenzwiderstand) GND 5 Analog-Ground E- 6 negativer Eingang Schirm Steckergehäuse Schirmung = Analog-Ground 4.2. Anschlussbelegung Lemosabuchse 7-polig Für die 7-poligen Eingangsbuchsen an der Kartenrückwand wird folgender Gegenstecker benötigt: LEMOSA: Typ FGG.1B.307.CNAD52 (für Kabel mit Außendurchmesser von ca. 5.3mm) Oben genannte 6-polige Stecker können ebenfalls benutzt werden, Pin 7 ist dann nicht verfügbar. Bezeichnung Pin-Nummer Signal E+ 1 positiver Eingang I+ 2 Stromausgang IR 3 Dreileiterquelle UR 4 (Referenzwiderstand) GND 5 Analog-Ground E- 6 negativer Eingang GND 7 Analog-Ground Schirm Steckergehäuse Schirmung = Analog-Ground Seite 6 A8-UTC MOPS-Hardware-Manual (Ausgabe 5856)

9 Anschluss 4.3. Anschlussbelegung Thermobuchse Für die Eingangsbuchsen an der Kartenrückwand wird ein Standardthermostecker benötigt: 1 2 Bezeichnung Pin-Nummer Signal E+ 1 pos.eingang E- 2 neg. Eingang Wichtig für eine sinvolle Messung mit Thermoelementen ist der konsequente Einsatz von Ausgleichsleitungen und Anschlusssteckern des jeweiligen Thermoelementtyps. (Farbcode beachten, von nationaler Normung abhängig). Außerdem dürfen die Adern der Ausgleichsleitungen auf keinen Fall vertauscht werden Anschlussvarianten Thermoelement an Thermobuchse + 1 Thermoelement Ausgleichsleitung 2 - Anschlußbuchse mit Referenzstelle Thermoelement an Lemosabuchse Thermoelement + - Ausgleichsleitung Schirm (Gehäuse/Pin7) E+ (Pin 1) E- (Pin 6) Lemosa- Steckverbindung MOPS-Hardware-Manual (Ausgabe 5856) A8-UTC Seite 7

10 Anschluss PT-Widerstandsaufnehmer an Lemosabuchse Um die Genauigkeit eines Klasse A Sensors auszunützen, ist der Anschluss in Zweileitertechnik in der Regel nicht geeignet. Generell sollten bei Zweileitertechnik die Zuleitungskabel so kurz wie möglich gehalten werden, da sie das Messergebnis in erheblichen Maße verfälschen können. Bei Beschaltung in Dreileitertechnik wird der Einfluss der Kabellänge weitgehend kompensiert, Vorraussetzung ist allerdings der homogene Aufbau der einzeln Leiter, daher dürfen nur Zuleitungen mit identischem Litzenquerschnitt und identischer Litzenlänge verwendet werden. Ein Anschluss in Vierleiter/Sensetechnik ist wenn möglich allen anderen Varianten vorzuziehen, sie liefert in jedem Falle die besten Ergebnisse Zweileitertechnik (DIN IEC 751 Anschluss /2) weiß (Standard) Schirm (Gehäuse/Pin7) I+ (Pin 2) E+ (Pin 1) E- (Pin 6) GND (Pin 5) PT100 rot (Standard) Lemosa- Steckverbindung Dreileitertechnik (DIN IEC 751 Anschluss /3) weiß (Standard) PT100 rot (Standard) Schirm (Gehäuse/Pin7) I+ (Pin 2) E+ (Pin 1) E- (Pin 6) IR (Pin 3) GND (Pin 5) Lemosa- Steckverbindung Seite 8 A8-UTC MOPS-Hardware-Manual (Ausgabe 5856)

11 Anschluss Vierleiter-/Sensetechnik (DIN IEC 751 Anschluss /4) weiß (Standard) Schirm (Gehäuse/Pin7) I+ (Pin 2) E+ (Pin 1) E- (Pin 6) GND (Pin 5) PT100 rot (Standard) Lemosa- Steckverbindung Quasivierleitertechnik (DIN IEC 751 Anschluss /4C) weiß (Standard) PT100 rot (Standard) blau (Standard) Schirm (Gehäuse/Pin7) E+ (Pin 1) I+ (Pin 2) E- (Pin 6) IR (Pin 3) GND (Pin 5) Lemosa- Steckverbindung MOPS-Hardware-Manual (Ausgabe 5856) A8-UTC Seite 9