Was Signaltrenner sind
Ein Signaltrenner gibt ein Messsignal von einem Stromkreis zu einem anderen weiter, ohne dass zwischen ihnen eine elektrische Verbindung besteht. Er wird dort eingesetzt, wo die beiden Enden eines Kreises auf unterschiedlichem Erdpotenzial liegen oder wo ein langes Kabel Störungen aufnimmt, die sonst im Messwert erschienen. Der Trenner ändert den Wert nicht; er entfernt die leitende Verbindung, auf der ein Fremdstrom fließen würde.
Unter demselben Namen werden üblicherweise zwei Ausführungen geliefert. Ein Trenner gibt ein Signal von einem Gerät weiter, das bereits seine eigene Versorgung hat. Ein Verteiler versorgt das Feldgerät zusätzlich, was ein Zweileiter-Messumformer braucht, da er seine Spannung über dasselbe Paar bezieht, das sein Signal trägt. Die beiden sind nicht austauschbar: Ein an einen einfachen Trenner angeschlossener Zweileiter-Messumformer ist schlicht unversorgt, und eine separat versorgte Quelle an einem Verteiler lässt zwei Versorgungen über einem Kreis streiten.
Die Auswahl dreht sich daher um vier Fragen: ob das Feldgerät versorgt werden muss, wie die Eingangs- und Ausgangssignalformen lauten, welche Last der Ausgang bei gleichbleibender Genauigkeit treiben kann und welche Trennung die Anwendung verlangt. Die Eingangs- und Ausgangsformen sind gemeinsam und nicht nacheinander festzulegen, weil ein getrenntes Signal nur in der verhältnisgleichen Form des Originals wiedergegeben werden kann.
Wie Signaltrenner messen
Trennung wird dadurch erreicht, dass das Signal über eine Barriere übertragen wird, die kein Leiter überschreitet, üblicherweise auf magnetischem oder optischem Weg. Das Eingangssignal wird in eine Form gewandelt, die die Barriere überqueren kann, übertragen und auf der anderen Seite als derselbe verhältnisgleiche Wert nachgebildet. Weil die beiden Seiten keinen Leiter teilen, hat eine zwischen ihnen bestehende Potenzialdifferenz keinen Weg, auf dem sie einen Strom über das Signalkabel treiben könnte - genau der Mechanismus, durch den eine Masseschleife zu einem sonst richtigen Messwert eine Verschiebung hinzufügt.
Die Unterdrückung von Gleichtaktstörungen folgt aus derselben Anordnung. Eine auf beiden Adern eines Eingangspaars induzierte Spannung, etwa eine, die in einer mit einem Antrieb geteilten Kabelrinne aufgenommen wurde, trifft am Empfangsende als Differenz von Null ein. Ein Filter dämpft ein solches Signal; eine Trennbarriere entfernt den Weg, über den es das Messsignal überhaupt erreicht hat. Deshalb ist ein Signal, das weiter driftet, wenn ein naher Antrieb läuft, ein Fall für einen Trenner und nicht für einen stärkeren Filter.
Die Ausgangsstufe entscheidet, womit das getrennte Signal verbunden werden kann. Ein Stromausgang treibt eine Last bis zu einem angegebenen Widerstand, was ein empfangendes Gerät und das Kabel zu ihm abdeckt. Ein Spannungsausgang ist eine Quelle und verlangt daher eine Last oberhalb eines Mindestwerts statt unterhalb eines Höchstwerts; eine leichtere Last nimmt den Ausgang außerhalb seiner angegebenen Genauigkeit, statt ihn zu beschädigen. Beide Werte gelten bei der Genauigkeit, für die das Modul bemessen ist, und nicht als absolute Grenzen.
Ausführungsvarianten
Der größte Teil der Spezifikation wird durch diese Entscheidungen festgelegt und nicht durch die Genauigkeitsklasse. Jede schränkt die nächste ein, deshalb werden sie der Reihe nach geklärt.
| Konfiguration | Festzulegende Optionen | Was sie tatsächlich entscheidet |
| Trenner oder Verteiler | Einfache Trennung oder Trennung mit Versorgung für das Feldgerät | Ob ein Zweileiter-Messumformer überhaupt angeschlossen werden kann. Dies wird durch das Feldgerät bestimmt und nicht durch eine Vorliebe. |
| Eingangsform | Strom- oder Spannungskreis über einen definierten Satz von Bereichen | Was das Modul annehmen kann. Ein als Strom gelesener Spannungseingang scheint niedrig zu messen, statt zu versagen. |
| Ausgangsform | Strom oder Spannung in der verhältnisgleichen Form des Eingangs | Was die empfangende Ausrüstung sieht. Die Form ist bei den meisten Modulen im Feld nicht umschaltbar, weshalb sie bei der Bestellung festgelegt wird. |
| Kanalbestückung | Einzelkanal, ein Eingang auf zwei Ausgänge oder zwei unabhängige Kanäle | Ob ein Feldsignal zwei Ziele erreichen muss und wie viele Module die Schaltschranktiefe aufnehmen muss. |
| Trennstufe | Die Durchschlagspannung zwischen Eingang, Ausgang und Versorgung | Die Potenzialdifferenz, über die das Modul sitzen kann, also das, was eine Masseschleife oder eine Prüfspannung ihm aufprägt. |
| Ausgangslastfähigkeit | Höchstwiderstand für einen Stromausgang oder Mindestwiderstand für einen Spannungsausgang | Ob das Modul das empfangende Gerät und sein Kabel bei der zugesicherten Genauigkeit treiben kann. |
| Einbaubreite | Die Breite je Modul auf einer Hutschiene | Wie viele Kanäle in den Schaltschrank passen, was bei einer großen Anlage oft der entscheidende Faktor statt der Spezifikation ist. |
| Klemmung und Versorgung | Abnehmbare Klemmen und die im Schaltschrank verfügbare Versorgungsspannung | Wie schnell ein Modul ohne Störung der Feldverdrahtung getauscht werden kann und ob es mit der bereits vorhandenen Versorgung laufen kann. |
So wählen Sie Signaltrenner aus
| Faktor | Warum er die Antwort bestimmt | Wie er vor der Anfrage geklärt wird |
| Ob das Feldgerät über den Kreis versorgt wird | Es trennt die beiden Ausführungen, und bei falscher Wahl bleibt das Feldgerät unversorgt oder stehen zwei Versorgungen auf einem Paar | Den Feldgerätetyp und seine Versorgungsart angeben, statt nur das von ihm erzeugte Signal. |
| Eingangs- und Ausgangssignalformen | Sie sind gemeinsam zu wählen, weil der Ausgang nur die verhältnisgleiche Form des Eingangs sein kann | Das Quellsignal und das vom empfangenden Gerät erwartete Signal als Paar angeben. |
| Empfangende Last | Ein Stromausgang hat eine Höchstlast und ein Spannungsausgang eine Mindestlast, beide gebunden an den Genauigkeitswert | Angeben, was das Signal treibt und wie lang das Kabel zu ihm ist. |
| Zahl der Ziele | Ein an zwei Orten benötigtes Signal braucht ein Modul mit zwei Ausgängen oder einen zweiten Messumformer | Alles aufzählen, was das Signal empfangen muss, einschließlich Schreibern und Anzeigen. |
| Trennanforderung | Die Durchschlagspannung muss jede Potenzialdifferenz übertreffen, die die Installation aufprägen kann | Beschreiben, womit die beiden Enden des Kreises verbunden sind, denn das legt die Differenz fest. |
| Schaltschrankplatz und Schiene | Die Breite je Kanal entscheidet, wie viele passen, und die Schienenart entscheidet, ob das Modul überhaupt montiert werden kann | Die verfügbare Schienenlänge und die Zahl der Kanäle angeben. |
| Bereichsklassifizierung | Ein in einen Gefahrenbereich führender Kreis braucht hierfür zertifizierte Ausrüstung, was die Standardausführung nicht ist | Die Bereichsklassifizierung und die Zone angeben, sofern am Feldeingang des Kreises eine besteht. |
Die Trennangabe ist eine Durchschlagspannung und keine Betriebsspannung. Sie beschreibt, was das Modul zwischen seinen drei Anschlüssen übersteht, und keine dauerhaft anzulegende Potenzialdifferenz, und sie ist keine Aussage über die elektrische Sicherheit.
Die nächstliegenden Alternativen
Das sind die Typen, um die es bei einer Anfrage für Signaltrenner meist tatsächlich geht, und der Punkt, an dem die Auswahl wirklich entschieden wird.
| Nächste Alternative | Was sie vom Signaltrenner unterscheidet |
| Signalumformer | Ein Umformer ändert die Form oder den Bereich eines Signals, zum Beispiel ein Thermoelement in 4-20 mA, und viele wandeln ohne zu trennen. Wo die beiden Enden eines Kreises bereits auf demselben Potenzial liegen, ist ein Umformer die kleinere und preiswertere Antwort; wo sie es nicht tun, ist die Trennung die Funktion, die eigentlich gekauft wird. |
| Remote-I/O | Remote-I/O verlagert die Wandlung und die Erfassung ins Feld und trägt die Werte digital, sodass mehrere Kanäle eine Verbindung teilen. Ein Trenner wirkt jeweils auf einen Kreis. Bei einer Neuanlage mit digitalem Bus kann Remote-I/O die Notwendigkeit einzelner Trenner entfallen lassen; bei einem bestehenden analogen Kreis kann es das nicht. |
| SPS-Systeme | Eine Speicherprogrammierbare Steuerung liest das Signal und wirkt auf es ein, und manche Eingangsbaugruppen tragen eine eigene Kanal-zu-Kanal-Trennung. Wo diese Trennung bereits vorhanden ist, ist ein separates Modul überflüssig; wo die Baugruppe nur gegen die Rückwand trennt, bleibt eine Masseschleife zwischen zwei Feldgeräten ein Fall für einen Trenner. |
| Überspannungsschutzgeräte | Ein Überspannungsschutz leitet einen Stoß gegen Erde ab, und ein Trenner entfernt die leitende Verbindung vollständig. Die beiden ergänzen einander, statt einander zu ersetzen: Ein Schutz begrenzt, was den Schaltschrank erreicht, und ein Trenner unterbricht den Kreis, der sonst eine Potenzialdifferenz zwischen zwei geerdeten Punkten trüge. |
| Netzgeräte | Ein Verteiler versorgt das Feldgerät und trennt zugleich dessen Signal, was ein Zweileiter-Messumformer braucht. Ein Netzgerät speist einen Stromkreis, ohne ein Signal hindurchzugeben. Der Unterschied zählt, wenn ein Messumformer als schleifengespeist beschrieben wird: Das ist eine Verteileranforderung und keine Versorgungsanforderung. |
Was die Anfrage enthalten sollte
Die erste Antwort kann ein Angebot sein statt einer Liste von Fragen, wenn die Anfrage diese Angaben enthält. Ist ein Wert nicht bekannt, senden Sie die Beschreibung der Aufgabe und wir bestätigen, was daraus folgt.
- Das Feldgerät, welches Signal es erzeugt und ob es über den Kreis versorgt wird
- Das vom empfangenden Gerät erwartete Signal, als Form und Bereich
- Die Zahl der Kanäle und ob ein Signal zwei Ziele erreichen muss
- Was der Ausgang treibt, einschließlich empfangendem Gerät und Kabellänge
- Die im Schaltschrank verfügbare Versorgungsspannung
- Die Potenzialdifferenz oder die Quelle der Masseschleife, die das Modul unterbrechen soll
- Ob der Kreis in einen Gefahrenbereich führt und die Zone, sofern er es tut
- Die verfügbare Hutschienenlänge und die Zahl der einzubauenden Kanäle
- Ob Module ohne Störung der Feldverdrahtung ausgetauscht werden können müssen