Messumformer mit Frequenzausgang

Allgemeine Beschreibung

Diese Messumformer wandeln einen Eingangsstrom, eine Eingangsspannung oder ein Signal eines Sensors (Thermolement, Pt-100, Widerstand, Messbrücke u.s.w.) in eine zur Eingangsgrösse proportionale Frequenz um. Bei der programmierbaren Version kann die maximale Ausgangsfrequenz kann mittels DIL-Schaltern in Schritten von 100 Hz eingestellt werden (max. 20 kHz). Der Frequenzausgang verschiedener Module kann an eine gemeinsame Busleitung angeschlossen werden.

• Direkte Umwandlung eines Eingangssignals (Spannung, Strom, alle üblichen Sensoren) in eine dazu proportionale Ausgangsfrequenz
• Geeignet für SPS und andere Systeme mit Frequenz- oder Zählereingang, keine Analog-Eingänge mit AD-Wandler notwendig
• Wahlweise mit galvanischer Isolation zwischen Eingang, Ausgang und Speisung (3-Port-Isolation)
• Bis 20 kHz Ausgangsfrequenz (einstellbar mittels Schaltern bei programmierbarer Version), Impulsamplitude mittels Spannung am "Enable"-Eingang wählbar
• Bei mehreren Modulen ist ein gemeinsamer Frequenzbus möglich: Nur ein Frequenzeingang notwendig, Wahl des Moduls mittels "Enable"-Eingang

Modellübersicht

	Module für DIN-Schienen
Typ	Eingang	Bereich	Speisung
RTMF 70	Pt-100, Widerstand	fest	19-30 V
TCMF 70	Thermoelement	fest	19-30 V
SIGV/IF 70	Spannung, Strom	fest	19-30 V
SCMF 90	Messbrücke	progr.	19-30 V

Andere Module (z.B. programmierbare RTM-, TCM- oder SIGVI-Module) sowie Leiterplattenmodule und andere Genauigkeitsklassen auf Anfrage.

Typen-Nr.

Die Typenbezeichnung entspricht derjenigen des Grundmoduls mit Spannungsausgang aber mit einem "F" vor der Modulnummer. Bei allen Modulen für Pt-100 oder Widerstände heisst die Ausführung für 3-Leiter-Anschluss XXXF 71 bzw. XXXF 11. Die technischen Daten (Eingang, Bereiche, Speisung, usw.) sind, bis auf den Frequenzausgang, mit denjenigen des Grundmoduls (Genauigkeitsklasse D) identisch (auf Anfrage auch andere Genauigkeitsklassen). Beispiel: TCMF 70-K ist ein Modul für Thermoelemente Typ K; RTMF 71 ist ein Modul für Pt-100, 3-Leiter-Anschluss.

Bei Bestellung anzugeben:

• Modultyp
• Eingangsbereich (in V oder mA)
• Ausgangsbereich (in Hz oder kHz)
• Speisespannung (in V)
• Optionen: Programmierbarer Frequenzausgang, DC-DC-Wandler für Speisung (3-Port-Isolation). Auf Wunsch genaue Einstellung auf einen bestimmten Bereich.

Technische Daten

Genauigkeit Frequenzausgang

Grundfehler max. 0.2% (inkl. Übertragungsfehler, Eichungsfehler und Drift zwischen 20-30°C). Die Messumformer sind bei Auslieferung auf 5 kHz Ausgang eingestellt (max. 0.2% Fehler). Die Eichung kann sich bei einer Bereichsumstellung (SMD-Schalter) etwas ändern, Umschaltfehler typ. 1% (max. 4% bei 100, 200, 400 und 800 Hz).

Eingang/Messbereiche

• Die Eingangsstufe (Anschlüsse, tech. Daten) aller Module mit Frequenzeingang ist identisch mit derjenigen des Grundmoduls mit Spannungsausgang.
• Grundmodul mit festem Bereich: Messbereich beliebig wählbar, (bei Bestellung anzugeben), nähere Angaben siehe entsprechendes Grundmodul.
• Programmierbares Grundmodul: Messspanne und Nullpunkt mit Programmierschalter einstellbar, (Zwischenwerte mittels Potentiometer), nähere Angaben siehe entsprechendes Grundmodul.

Speisung

Die Speisung dieser Module entspricht der Speisung des Grundmoduls, der Stromverbrauch ist um ca. 20 mA höher. Module mit bipolarer Speisung sind nicht möglich. Als Option ist eine galvanisch getrennte Speisung (mittels DC-DC-Wandler) erhältlich. Damit erreicht man eine echte 3-Port-Isolation (nicht für Netzspannungen geeignet).

Frequenzausgang

Rechteckimpulse, Amplitude durch die Spannung am Eingang 3 (Enable) bestimmbar. Die Ausgangsimpedanz beträgt ca. 600 Ohm (Schutz gegen Kurzschluss und Störspannungen). Bei einem Lastwiderstand von 1 kOhm entsteht ein Spannungsteiler (600 Ohm/1 kOhm), der die Spannungsamplitude entsprechend reduziert (auf ca. 15 V bei 24 V Spannung am Enable-Eingang). Die galvanisch isolierte Ausgangsstufe dient zur Eliminierung von Erdschlaufen und von unterschiedlichen Erdpotentialen, sie ist NICHT für Netzspannungen geeignet (max. 60 V). Weitere Angaben siehe Betriebsanleitung

Frequenzbereiche

Die Ausgangsfrequenz variiert entsprechend der Eingangsgrösse zwischen 0 Hz und max. Ausgangsfrequenz. Bei der programmierbaren Ausführung (Option) kann die maximale Ausgangsfrequenz mittels Programmierschaltern in Schritten von 100 Hz eingestellt werden (bis max. 20 kHz)

Optionen

• DC-DC-Wandler (im Modul eingebaut) zur galvanischen Trennung der 24 V-Speisung, Prüfspannung 700 V, Betriebsspannung max. 60 V.
• Einstellbare Grenzwertschalter (im Modul eingebaut) für Überwachungen, Regelungen.
• Andere Dimensionierungen (Bereiche, Eingang, Ausgang, Zeitverhalten).

Betriebsanleitung

1. Anschlüsse (Schraubklemmen)

1: Speisung + (24 V DC)
2: Speisung - (GROUND)

3: Enable Frequenzausgang (4 -30 V)
4: Frequenzausgang (Impulse), mit 1-5 kOhm belasten

TCMF70/90 (Anschlüsse wie TCM70/90):
5: offen
6: offen, Test: Kurzschluss mit 7 schaltet Kaltlötstellenkompensation aus
7: Thermoelement -
8: Thermoelement +

RTMF70/71/90 (Anschlüsse wie RTM70/71/90):
5: Se-
6: So-
7: Se+
8: So+

SIGFV/IF70/90 (Anschlüsse wie SIGV/I70/90):
5: offen
6: offen
7: Eingang -
8: Eingang +

SCMF70/90 (Anschlüsse wie SCM70/90):
5: Brückenspeisung +
6: Brückenspeisung -
7: Eingang -
8: Eingang +

Anschluss des Frequenzausgangs eines DIN-Schienenmoduls, galvanisch isoliert

Fig. 1: Anschluss an einen Frequenzzähler, Enable-Spannung galvanisch getrennt von Modulspeisung. Der Lastwiderstand sollte zwischen 1 kOhm und 5 kOhm liegen (inklusive Eingangsimpedanz Frequenzzähler). Die galvanische Isolation eignet sich zum Auftrennen von Erdschlaufen und zur Verhinderung von Problemen bei unterschiedlichen Erdpotentialen, sie ist NICHT für Netzspannungen geeignet (max. 60 V).

Anschluss des Frequenzausgangs eines DIN-Schienenmoduls, nicht isoliert

Fig. 2. Anschluss an einen Frequenzzähler, Enable-Spannung von Modulspeisung (24 V), keine galvanische Trennung.

2. Frequenzausgang

Die Figuren 1 und 2 zeigen den Anschluss des Frequenzausganges (4) an ein Frequenzmessgerät.

Wichtig ist die korrekte Wahl des Lastwiderstandes Rl bei Versionen mit Optokoppler-Ausgang und Frequenzen über 3 kHz: Er sollte zwischen 1 kOhm und 5 kOhm liegen, inklusive der Eingangsimpedanz des Frequenzzählers. Der genaue Wert des Lastwiderstandes Rl muss unter Umständen an den jeweiligen Fall angepasst werden. Mit kleinen Lastwiderständen (1-2 k) wird die untere Spannung des Frequenzausganges entsprechend klein, allerdings vermindert man die Gesamtamplitude (Uhigh - Ulow), die Ausgangsimpedanz beträgt ca. 600 Ohm. Bei grösseren Lastwiderständen besteht die Gefahr, dass die Ausgangsimpulse den gewünschten "low"-Wert Ulow nicht erreichen. Beispiel für f = 5 kHz, Uen 24 V und Rl = 2 kOhm: Ulow ca. 0.5 V, Uhigh ca. 18 V. Bei f = 5 kHz, Uen = 5 V und Rl = 3 kOhm lauten die entsprechenden Werte: Ulow = 1.2 V, Uhigh = 3.6 V. Bei Frequenzen über 10 kHz empfehlen wir Lastwiderstände von ca. 1 kOhm. Bei 12.8 kHz, 24 V Uen = 24 V und Rl = 1 Kohm ist Ulow ca. 0.5 V und Uhigh ca. 14 V. Bei 20 kHz und Rl = 1 kOhm ist Ulow ca. 1 V und Uhigh ca. 14 V.

Bei Benutzung von Koax-Kabeln wird das Frequenzsignal zusätzlich belastet und kann kleinere Amplituden aufweisen.

Der Enable-Eingang (3) benötigt eine Spannung Uen zwischen 4 und 30 V. Ein offener Eingang oder eine Spannung von ca. 0 V schaltet den Frequenzausgang aus (z.B. bei Busbetrieb). Diese Spannung bestimmt die Amplitude der Frequenzimpulse (vermindert um Spannungsabfälle im Transistor und in den Schutzelementen), siehe auch oberer Abschnitt. Die Schutzelemente haben einen Widerstand von typ. 600 Ohm.

3. Bus-Betrieb/SPS-Anschluss

Es ist ohne weiteres möglich, mehrere Module an den gleichen Frequenzeingang anzuschliessen. Dazu werden alle Frequenzausgänge (4) miteinander verbunden (Bus) und zum Frequenzmesseingang geführt, siehe Figur 3. Die einzelnen Enable-Spannungen können mittels einer I/O-Einheit erzeugt werden. Wichtig: Der Ground der I/O’s muss mit dem Ground des Frequenzeinganges verbunden werden, der Lastwiderstand ist gemäss Fig. 1 anzuschliessen.

Figur 3. Anschluss mehrerer Module an den gleichen Frequenzzähler. Um den Ausgang eines Moduls auf den Bus zu schalten, muss am Enable-Eingang (3) eine positive Spannung Uen zwischen 4 und 30 V angelegt werden. Die Spannung Uen bestimmt die Amplitude der Frequenzimpulse (vermindert um die Spannungsabfälle in den Schutzelementen (typ. ca. 600 Ohm). Der Lastwiderstand Rl ist je nach Frequenzbereich zwischen 1 kOhm und 5 kOhm zu wählen.

Weitere Unterlagen

• Datenblatt Analog-Frequenz Wandler
• Bei neuen Projekten empfehlen wir die neuste Generation: Datenblatt Wandler mit Frequenzausgang (für Module mit Typen-Nr. 170-295)
• Einstellung von Messspanne und Nullpunkt, Speisungsanschluss: Allgemeine Betriebsanleitung
• Richtlinien zur Verkabelung: Verkabelungs- und Einbaubedingungen