C-DIAS-Temperaturerfassungsmodul CAI x Temp. Eingänge C

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1 C-DIAS-Temperaturerfassungsmodul CAI x Temp. Eingänge C Dieses analoge Eingangsmodul wird zur Erfassung von Temperaturen im Bereich von C, mittels Temperaturfühler FeCuNi (Typ J), verwendet. Technische Daten Analogkanalspezifikation Anzahl der Kanäle 8 Messbereich C (0 33,1 mv) Messwert Offener Eingang liefert 4095 Auflösung 12 Bit Wandlungszeit pro Kanal 14 µs Geeigneter Fühlertyp FeCuNi (J) DIN Eingangsfilter 0,5 s Tiefpass 3. Ordnung Gleichtaktbereich Fühlertyp für Vergleichsmessstelle ±10 V KTY10-62 Vergleichsmessstelle -20 bis 80 C Analogkanalmessgenauigkeit ±0,75 % vom maximalen Messwert * * bei Verwendung von KTY10-62 Klemmenkompensationsfühler. Sprungantwort des Eingangsfilters Grad Verzögerung des Eingangsfilters Grad Eingang [ C] 700,00 600,00 500,00 400,00 300,00 200,00 100,00 0,00 0,00 200,00 400,00 600,00 Zeit [ms] 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 Ausgang [V] Eingang [ C] ,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 Zeit [s] Ausgang [V] Seite 1

2 Elektrische Anforderungen Versorgung vom C-DIAS-Bus +5 V u. +24 V Stromaufnahme am C-DIAS-Bus (+5 V-Versorgung) Stromaufnahme am C-DIAS-Bus (+24 V-Versorgung) Typisch 10 ma Typisch 50 ma Maximal 20 ma Maximal 70 ma Sonstiges Artikelnummer Hardwareversion 3.x Normung UL (E247993) Umgebungsbedingungen Lagertemperatur C Betriebstemperatur C Luftfeuchtigkeit EMV-Festigkeit 0 95 %, nicht kondensierend Nach EN :2001 (Industriebereich) Schockfestigkeit EN m/s² Schutzart EN IP 20 Seite 2 d

3 Mechanische Abmessungen C-DIAS-TEMPERATURERFASSUNGSMODUL CAI ,10 (Bemaßung inkl.auflagen) 109, , Seite 3

4 Anschlussbelegung X1 Temperatureingang 1-3 X2 T emperatureingang 4-6 X3 T emperatureingang 7-8, Temperaturkompensation Seite

5 X1: Stecker Temperatureingang 1-3 C-DIAS-TEMPERATURERFASSUNGSMODUL CAI Pin Funktion 1 Temperatureingang 1-2 Temperatureingang 1+ 3 Temperatureingang 2-4 Temperatureingang 2+ 5 Temperatureingang 3-6 Temperatureingang 3+ X2: Stecker Temperatureingang Pin Funktion 1 Temperatureingang 4-2 Temperatureingang 4+ 3 Temperatureingang 5-4 Temperatureingang 5+ 5 Temperatureingang 6-6 Temperatureingang 6+ X3: Stecker Temperatureingang 7 8, Temperaturkompensation Pin Funktion 1 Temperatureingang 7-2 Temperatureingang 7+ 3 Temperatureingang 8-4 Temperatureingang 8+ 5 Temperaturkompensation - 6 Temperaturkompensation Seite 5

6 Zu verwendende Steckverbinder X1-X3: 6-pol. Weidmüller Stecker B2L3,5/6 Das komplette C-Dias Steckerset CKL 042 mit Federzugklemmen ist bei Sigmatek unter der Artikelnummer erhältlich. Seite

7 Verdrahtungshinweise C-DIAS-TEMPERATURERFASSUNGSMODUL CAI 083 Die vom Analogmodul erfassbaren Signale sind im Vergleich zu den digitalen Signalen sehr klein. Um die einwandfreie Funktion zu gewährleisten, ist eine sorgfältige Leitungsführung unbedingt einzuhalten. Der 0 V-Anschluss der Versorgungsspannung muss auf kürzestem Weg zum 0 V- Sammelpunkt geführt werden. Die Verbindungsleitungen zu den analogen Eingängen müssen so kurz wie möglich und unter Vermeidung von Parallelführung zu digitalen Signalleitungen geführt werden. Die Signalleitungen sollten 2-polig bzw. 3-polig geschirmt, zumindest jedoch verdrillt geführt werden. Allgemeines zur Vergleichsmessstelle Die Temperaturmessung mit Thermoelementen beruht auf der temperaturabhängigen Spannung, die an jeder Verbindung zweier Leiter aus unterschiedlichen Metallen (Legierungen) entsteht (Seebeck-Effekt). Diese Spannung entsteht daher nicht nur an der Messstelle (wo sie ja erwünscht ist), sondern auch an der Übergangsstelle zwischen den Thermoelementdrähten und Kupfer (der Anschlussklemme). An dieser Stelle ist die Thermospannung allerdings unerwünscht, jedoch nicht vermeidbar (diese Spannung verfälscht den Messwert genau um die Temperatur der Klemmstelle!). Eine genaue Messung ist daher nur möglich, wenn die Temperatur der Klemmstelle gemessen und zur gemessenen Spannung addiert wird. Alle dazu erforderlichen Schaltungen sind in der Analogkarte integriert. Die Kompensation wird direkt von der Elektronik durchgeführt. Thermoelemente sollten daher direkt (gegebenenfalls über Ausgleichsleitungen) an den Anschlussstecker der Analogkarte geführt werden. Für Thermoelementanwendungen bei denen die Ausgleichsleitung nicht bis zur Steuerung geführt wird, muss die Vergleichsmessung an der Übergangsklemme Thermoelement (oder Ausgleichsleitung) und Kupferleitung erfolgen Seite 7

8 Direkter Anschluss der Thermoelemente an der Steuerung Thermoelement Schirmung 0 V-Schiene 2 6 Temp+ Temp- Temp. Komp X3 KTY Temp. Komp. - 5 Ist der Fühler galvanisch getrennt, muss GND mit dem Temp- Eingang an der Klemme gebrückt werden. Bei nicht getrennten Fühlern, muss eine ausreichend starke Masseleitung zwischen Maschinenmasse und der 0 V-Schiene im Steuerschrank vorhanden sein. Der KTY dient zur Klemmenspannungskompensierung. Seite

9 Anschluss der Thermoelemente über Zwischenklemmung Schirmung 0 V-Schiene Thermoelement 2 6 Temp+ KTY Temp Temp. Komp. + 6 Zwischenklemmung 1 5 Temp. Komp. - Ist der Fühler galvanisch getrennt, muss GND mit dem Temp- Eingang an der Klemme gebrückt werden. Bei nicht getrennten Fühlern muss eine ausreichend starke Masseleitung zwischen Maschinenmasse und der 0 V-Schiene im Steuerschrank vorhanden sein. Der KTY dient zur Klemmenspannungskompensierung Seite 9

10 Adressierung Adresse Zugriff Funktion 16#00 READ WORD Temperatur Messwert 16#02 READ BYTE Bit 0 : AD-Wandler bereit 16#00 WRITE BYTE Bit 0-2: Kanalauswahl Temp. Eingang 000 Kanal Kanal Kanal Kanal Kanal Kanal Kanal Kanal 8 Bit 3 : 0 Bit 4 : 1 Bit 5 : 0 Bit 6 : 1 Bit 7 : 0 Für den Hardwareabgleich werden werksseitig Abgleichwerte für Offset, Multiplikator und Divisor ermittelt. Diese Werte sind in einem, im Modul befindlichen, seriellen EEPROM gespeichert. Seite 10 a

11 Daten im EEPROM Moduldaten (Byteweise organisiert) Adresse Daten Beschreibung $00 $xx Checksumme $ Kennung $02 5 Modulgruppe 5 = CAI $03 1 Variante 1 = CAI083 $04 8 Kanalanzahl $05 $1x Hardwareversion $10 = HW-V1.0, $11 = HW-V1.1, $10 Seriennummer AI-Abgleichdaten (Wordweise organisiert) Adresse Daten Beschreibung $40 $xxxx Checksumme $ Kennung $44 25 Länge des nachstehenden Datenblockes in WORD $46 $0008 Anzahl der Kanäle (8x AI) $48 z.b Offset für 0 C Kanal-1 $4A z.b Gain-Multiplikand Kanal-1 $4C z.b Gain-Divisor Kanal-1 $4E - $52 - Abgleichwerte Kanal-2 $54 - $58 - Abgleichwerte Kanal-3 $5A - $5E - Abgleichwerte Kanal-4 $60 - $64 - Abgleichwerte Kanal-5 $66 - $6A - Abgleichwerte Kanal-6 $6C - $70 - Abgleichwerte Kanal-7 $72 - $76 - Abgleichwerte Kanal-8 Berechnung des eingelesenen Analogwertes z.b.: Offset 0000 Gain Multiplikand 4000 Gain Divisor Seite 11 a

12 Umrechnungsformel für Analogeingänge WERT = (Analog Eingangswert + Offset) * Gain Multiplikand / Gain Divisor Beispiel z.b.: Wert für 0 C: ( ) * 4000 / 4050 = 0000 Wert für 600 C: ( ) * 4000 / 4050 = 4000 Seite

13 Bedienungsdiagramm Auslesen des Analogkanals C-DIAS-TEMPERATURERFASSUNGSMODUL CAI 083 Wandlung auf gewünschten Kanal starten Adresse 16#00 Status der Wandlung auslesen Adresse 16#02 nicht fertig Bit testen ob Wandlung fertig fertig Analogwert auslesen Adresse 16#00 16# Seite 13

14 Interpolationstabelle für Thermofühler FeCuNi(j) DIN /10 C BITS mv , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,100 Seite