DIN-Schienen-Signaltrenner

Ein Signaltrenner sitzt zwischen einem Feldgerät und dem Steuerungssystem und führt das Signal über eine magnetische Barriere. Sein Zweck ist nicht, den Wert zu ändern, sondern den elektrischen Weg zu unterbrechen: Eine Potenzialdifferenz zwischen zwei Enden einer Anlage oder eine auf ein langes Kabel eingekoppelte Störgröße wandert entlang eines Leiters, und ein Signal, das ohne Leiter übertragen wird, kann keines von beiden weitertragen.

Die Module auf dieser Seite decken Strom- und Spannungsschleifen von 4-20 mA und 0-20 mA über 0-5 V und 1-5 V bis 0-10 V ab. Sie sind 13 mm breit und werden auf einer Standard-DIN-Schiene mit 35 mm montiert, was erlaubt, eine Gruppe in der Tiefe eines Schaltschranks aufzubauen statt in der Breite. Die Trennung beträgt 2000 Vrms zwischen Eingang, Ausgang und Versorgung, die Übertragungsgenauigkeit 0,1 %FS bei 20 °C und die Ansprechzeit 10 ms oder weniger.

Zwei Versionen werden angeboten. Der Trenner führt ein Signal von einem Gerät durch, das bereits eine eigene Versorgung hat. Der Speisetrenner versorgt einen Zwei- oder Dreileiter-Messumformer aus demselben Modul und trennt das Signal auf dessen Rückweg; das ist die Anordnung, die verwendet wird, wenn der Messumformer über die Schleife versorgt wird, die er misst.

Wie ein Signaltrenner arbeitet

Die Trennung ist bei diesen Modulen magnetisch und nicht optisch. Das Eingangssignal wird in eine Form umgesetzt, die eine magnetische Barriere überqueren kann, übertragen und auf der anderen Seite als dasselbe proportionale Signal wieder aufgebaut. Da die beiden Seiten keinen Leiter gemeinsam haben, hat eine Potenzialdifferenz zwischen ihnen keinen Weg, einen Strom durch den Signalleiter zu treiben - das ist der Mechanismus, durch den eine Erdschleife einem ansonsten korrekten Messwert einen Versatz hinzufügt.

Die Unterdrückung von Gleichtaktstörungen folgt aus derselben Anordnung. Eine Spannung, die auf beiden Adern des Eingangspaars erscheint, etwa eine eingekoppelte Spannung aus einer mit einem Umrichter gemeinsam genutzten Kabelrinne, ist am empfangenden Ende eine Differenz von null. Ein Filter verringert ein solches Signal; eine Trennbarriere entfernt den Weg, über den es die Messung überhaupt erreicht hat. Deshalb ist ein gefiltertes Signal, das noch driftet, wenn ein Umrichter in der Nähe läuft, ein Fall für einen Trenner und nicht für ein größeres Filter.

Die Speisetrennerversion erweitert dies auf Messumformer, die ihre Versorgung aus der Schleife beziehen. Sie speist die Schleife mit 19 bis 25 V bei 30 mA oder weniger und führt das Signal über dieselbe Trennbarriere zurück. Weil Versorgung und Messung auf demselben Modul liegen, hat die Schleife einen Bezug statt zwei, und die Verdrahtung zwischen ihnen entfällt.

So wählen Sie das passende Modul aus

Klären Sie zuerst, ob das Feldgerät eine eigene Versorgung hat. Diese eine Frage trennt die beiden Versionen: Ein Zweileiter-Messumformer braucht den Speisetrenner, ein getrennt versorgter Messumformer oder eine Quelle braucht den Trenner. Ein Fehler an dieser Stelle ist keine Frage der Genauigkeit, denn ein Zweileiter-Messumformer an einem Trenner ist schlicht unversorgt.

Legen Sie danach die Signalformen fest. Eingang und Ausgang sind gemeinsam zu wählen, weil der Ausgang nur die proportionale Form des Eingangs sein kann: Ein Eingang mit 4-20 mA ergibt 4-20 mA oder 1-5 V, und es gibt keine Einstellung, die daraus 0-10 V macht. Strom- und Spannungsausgang sind auch im Feld nicht austauschbar; der Wechsel erfordert eine andere Hardware, die bei der Anfrage festgelegte Form ist also die, die ankommt.

Prüfen Sie dann die Last. Ein Stromausgang treibt 400 Ω oder weniger. Ein Spannungsausgang braucht seine Last über einem Mindestwert, von 250 kΩ bei 0-5 V und 1-5 V bis 500 kΩ bei 0-10 V, und eine Last darunter bringt den Ausgang aus seiner angegebenen Genauigkeit heraus.

Legen Sie schließlich die Kanäle und die Versorgung fest. Es stehen Formen mit einem Eingang und einem Ausgang, einem Eingang und zwei Ausgängen sowie zwei Eingängen und zwei Ausgängen zur Verfügung, und die Form mit zwei Ausgängen erlaubt es, dass ein Feldsignal ein Steuerungssystem und einen Schreiber ohne zweiten Messumformer erreicht. Die Module arbeiten mit 20 bis 32 VDC und sollten möglichst nicht an einer Versorgung betrieben werden, die sie mit einem Umrichter teilen.

Grenzen und zu klärende Punkte

Ein Trenner überträgt ein Signal; er verbessert es nicht. Eine Messung, die am Messumformer bereits ungenau ist, kommt am anderen Ende der Barriere ungenau an, und die Angabe 0,1 %FS beschreibt, was das Modul hinzufügt, und nicht, was die Schleife als Ganzes erreicht. Wo eine Schleife abgeglichen werden muss, sind der Messumformer und die empfangende Karte die ersten Stellen, an denen man nachsieht.

Diese Module sind für einen Temperaturbereich von -10 bis 50 °C und einen Feuchtigkeitsbereich von 25 bis 85 %RH ohne Kondensation ausgelegt. Sie sind nicht gegen Nassreinigung abgedichtet, und die Frontseite ist nicht als schutzartgeprüft beschrieben, sie gehören daher in einen Schaltschrank und nicht an die Maschine. Eine senkrechte Montage hilft, die innere Wärme abzuführen, und die Module brauchen einen Abstand, wenn sie nebeneinander eingebaut werden.

Drei Punkte im gelieferten Material sind unvollständig und werden als solche veröffentlicht. Die Werte zur Leistungsaufnahme sind in den beiden Tabellen den beiden Versionen in entgegengesetzter Weise zugeordnet. Für dasselbe Produkt werden zwei unterschiedliche EMV-Referenzen genannt. Und eine Tabelle lässt die Zelle zur Ansprechzeit leer. Muss eine Anwendung gegen eine bestimmte Norm oder einen bestimmten Verbrauchswert dokumentiert werden, sagen Sie es uns, und wir bestätigen, welche Angabe gilt, statt hier eine auszuwählen.

Das gelieferte Dokument nennt nicht, ob eine eigensichere Version existiert. Eine Schleife, die in einen explosionsgefährdeten Bereich führt, ist daher ein vor der Bestellung zu klärender Fall und kein Fall, den diese Seite beantworten kann.