Mehrkanal-Temperaturschreiber und -scanner

Ein einzelnes Thermoelement beantwortet eine Frage. Ein Prozess, der an einer von zwanzig Stellen ausfällt, beantwortet nichts, solange nicht alle Stellen auf derselben Zeitbasis liegen; deshalb entscheidet in der Regel die Kanalzahl über den Kauf und nicht die Genauigkeitsangabe.

Produktübersicht

Vier Baureihen teilen eine Bedienoberfläche und unterscheiden sich in Bildschirmgröße, Kanalzahl und der Bandbreite der aufgenommenen Sensoren. Kanäle werden in Achterblöcken ergänzt, sodass der Bereich von einem Block bis acht Blöcken reicht, ohne die Gerätefamilie zu wechseln.

Die Front trägt den Bildschirm, eine USB-Buchse, den Netzschalter und eine Taste, die die Touch-Ebene sperrt - nützlich, wenn eine Sondenleitung über das Bedienfeld geführt wird. Die Rückseite trägt die Thermoelementklemmen, eine Kommunikationsschnittstelle, den Sicherungshalter und die Netzbuchse.

Die Ansichten werden gewählt und nicht konfiguriert. Eine Zahlentabelle zeigt jeden Kanal gleichzeitig mit Kennzeichnung, Sensortyp, Einheit sowie laufendem Maximum, Minimum und Mittelwert; eine Trendansicht zeichnet dieselben Kanäle über die Zeit mit einem verschiebbaren Cursor; eine Balkenansicht macht aus jedem Kanal eine Säule gegen eine Spanne. Die letzten beiden trennen eine langsame Drift von einer einzelnen Spitze und lesen dabei dieselbe aufgezeichnete Datei.

Wie der Mehrkanal-Temperaturschreiber arbeitet

Es gibt einen Messkreis, nicht einen je Kanal. Ein Multiplexer schaltet jeden Thermoelementeingang nacheinander auf ihn, die Kanäle werden also abgetastet und nicht gemeinsam gemessen. Die Abtastrate wird dadurch geteilt: Je mehr Kanäle bestückt sind, desto länger ist der Abstand zwischen zwei Messwerten derselben Stelle.

Jeder Eingang liefert eine kleine Spannung, die von der Differenz zwischen der heißen Lötstelle und den Klemmen abhängt, an denen die Leitung ankommt. Ein Kaltstellensensor an den Klemmen liefert die zweite Temperatur, und die Firmware addiert sie vor der Umrechnung. Die Umrechnung selbst folgt dem für den Kanal eingestellten Thermoelementtyp, weil K, S, R und die übrigen unterschiedliche Kurven haben und keine gemeinsame Tabelle teilen können.

Die kanalweise Korrektur wird nach der Linearisierung angewendet. Sie ist eine Gerade und entfernt damit einen festen Versatz und einen proportionalen Fehler - eine Sonde, die gleichmäßig zu niedrig liest, oder eine Leitung, deren Ausgleichsadern nicht aus derselben Legierung wie das Thermoelement bestehen. Eine gekrümmte Abweichung entfernt sie nicht, und eine Sonde, die über ihre Spanne ungleichmäßig gedriftet ist, korrigiert sie ebenfalls nicht.

Aufgezeichnete Daten werden zuerst in das Gerät geschrieben und auf Anforderung auf einen USB-Stick kopiert. Kurven liegen in einem festen Speicher, weshalb die Aufbewahrungsdauer mit steigender Kanalzahl sinkt: Derselbe Speicher hält bei 64 Kanälen mehr Punkte je Sekunde als bei acht.

Auswahl des passenden Schreibers

Beginnen Sie mit der Zahl der Messstellen und dem Zuwachs, der über die Lebensdauer des Arbeitsplatzes erwartet wird, und runden Sie dann auf ganze Achterblöcke auf. Die Kanalzahl wird beim Bau festgelegt; der einzige günstige Moment für mehr Kapazität liegt vor der Bestellung.

Danach ist die Sensorliste zu erstellen. Thermoelemente allein deckt jede Baureihe ab. Eine gemischte Liste mit PT100, PT1000 oder Cu50 braucht eine P-Variante, und ein Kanal, der mit einem Durchfluss-, Druck-, Strom- oder Spannungssignal gespeist wird, braucht die Q-Variante. Diese Varianten sind keine Nachrüstung im Feld.

Die Bildschirmgröße folgt der Frage, wie das Gerät gelesen wird. Wo ein Bediener an der Schalttafel steht und mit Kurven arbeitet, rechtfertigt der größte Bildschirm seinen Platz; wo das Gerät in einem Gestell sitzt und die Daten über USB das Haus verlassen, passt das kleinere Gehäuse besser.

Die letzten beiden Fragen sind elektrischer Natur. Ob ein Kanal an einem spannungsführenden Stromkreis liegt, entscheidet darüber, ob die Eingangsbelastbarkeit überhaupt eine Rolle spielt; und ob die Messwerte auf einem Stick oder über die rückseitige Schnittstelle hinausgehen, entscheidet darüber, wie der Test dokumentiert wird. Senden Sie die Liste der Messstellen, die Sensortypen und die an den Sonden anliegende Spannung, dann lässt sich eine Konfiguration darauf vorschlagen.

Messgrenzen und Auswahlhinweise

Die Genauigkeitsangabe beschreibt das Gerät, und das Thermoelement ist darin nicht enthalten. In einer realen Aufgabe dominieren die Sonde und ihre Toleranz den Fehler; ein engerer Schreiber allein ergibt deshalb keine engere Messung. Abgeglichene Sonden und eine Kalibrierprüfung bei der Arbeitstemperatur bewirken mehr.

Weil die Kanäle abgetastet werden, werden zwei Messstellen nie im selben Augenblick gelesen. Bei langsamen Prozessen ist der Versatz belanglos. Bei einem Fehler, der eine Maschine in Millisekunden durchläuft, ist die Reihenfolge der Ereignisse über die Kanäle aus der Aufzeichnung nicht zurückzugewinnen; ein gleichzeitig messender Abtaster ist ein anderes Gerät.

Die Belastbarkeit für spannungsführende Kreise ist eine Grenze des Eingangs und keine Aussage über die Trennung des Bedieners. Verdrahtung, Sondenisolierung und die Führung der Leitungen entscheiden weiterhin darüber, ob die Messung sicher ist; eine einseitig geerdete Abschirmung kann eine Schleife durch den Schreiber bilden.

Der Kurvenspeicher ist endlich und sinkt mit der Kanalzahl; ein Lauf über eine Schicht bei hoher Kanalzahl muss die Daten deshalb auf einen Stick oder einen Rechner bewegen, bevor sie überschrieben werden. Und die nutzbare Temperaturspanne wird vom eingebauten Thermoelementtyp gesetzt und nicht vom weitesten Wert auf dem Etikett; eine Sonde Typ T und eine Sonde Typ B am selben Schreiber teilen keinen Bereich.