Allgemeine Beschreibung
Diese Messumformer verstärken die Ausgangssignale von resistiven Messbrücken und wandeln sie in normierte Ausgangsspannungen (z. B. 0-10 V) oder -ströme (z. B. 4-20 mA) um (Option: Frequenzausgang, max. 20 kHz). Bei den programmierbaren Ausführungen (SCM 90, SIGS 15) wird Nullpunkt, Messspanne, Brückenspeisung und Ausgang mittels Programmierschaltern eingestellt. Bei der Version SCM 90S kann die Grenzfrequenz im Bereich zwischen 3 Hz und 15 kHz eingestellt werden.
- Für Druck- und Kraftmessdosen, DMS und andere Messbrücken
- Differenzieller, hochohmiger Spannungseingang, bipolarer Ein- und Ausgang
- Hochpräzise Spannungsquelle zur Speisung der Messbrücke (5 V oder 10 V, max. 120 mA), Sonderausführung mit Stromquelle auf Anfrage.
- Bei SCM 90/SIGS 15 mittels Schaltern einstellbar: Nullpunkt (max. ±15 mV), Messspanne (max. ±127 mV), Brückenspeisung (5/10 V), Ausgang (Spannung oder Strom)
- Option: Frequenzausgang (max. 20 kHz), galvanisch isoliert, busfähig.
- Stör-/Zerstörschutz: Kurzschluss- und verpolungssicher, bis 40 VDC Überspannungsschutz bei allen Eingängen, alle EG-EMV-Normen (EN50082/IEC 801) erfüllt.
Modellübersicht
 |
Module für DIN-Schienen |
| Typ |
Ausgang |
Speisung |
Bereich |
|
| SCM 70 |
V |
19-30V/±15V |
fest |
| SCM 82 |
0/4-20mA |
20-30V |
fest |
|
| SCM 90 |
V/mA |
20-30V |
progr. |
| SCM 90S |
V/mA |
20-30V |
progr. |
 |
Module für Leiterplatten/Europakarten |
| Typ |
Ausgang |
Speisung |
Bereich |
|
| SIGS 10 |
V |
18-30V/±15V |
fest |
| SIGS 32 |
0/4-20mA |
18-30V |
fest |
|
| SIGS 15 |
V/mA |
18-30V |
progr. |
| SIGS 15S |
V/mA |
18-30V |
progr. |
Optionen
- DC-DC Wandler für SCM 70-90 (im Modul eingebaut) für die galvanische Trennung der Speisung, 1 kV Prüfspannung (auf Anfrage 3 kV).
- Einstellbarer Grenzwertschalter für SCM 70-90 (im Modul eingebaut, seitliche Steckzungen für Relais-Anschluss), für Überwachungen, Regelungen.
- Leitungsbruchüberwachung (auch für Brückenspeisung), bei Fehler Ausgang in pos. Sättigung.
- Frequenzausgang (max. 20 kHz), galvanisch isoliert, nähere Angaben siehe "Module mit Frequenzausgang"
- Andere Dimensionierungen (Bereiche, Eingang, Ausgang, Zeitverhalten/Filter, Rauschen) und Spezialvarianten
Bei Bestellung anzugeben:
- Modultyp
- Genauigkeitsklasse (A, C oder D)
- Eingangsbereich (in mV) und Ausgangsbereich (in V oder mA, bei Frequenzausgang in Hz)
- Speisung (24 V Standard, 15 V oder ±15 V auf Wunsch)
- Brückenspeisung (10 V Standard)
- Bei Stromausgang Angabe ob 0-20 mA oder 4-20 mA
- Stromquelle statt Spannungsquelle für Brückenspeisung
- Bei programmierbaren Modulen (SIGS 15/SCM 90) muss nur Typ und Genauigkeitsklasse angegeben werden. Auf Wunsch genaue Einstellung auf einen bestimmten Bereich.
Technische Daten
Spezifikationen (Maximalwerte bei 25°C, falls nicht anders vermerkt)
| Allgemeines |
A |
C |
D |
Einheit |
| Linearitätsfehler bei 50 mV Bereich1 |
0.01 |
0.02 |
0.05 |
% |
| Kalibrierfehler, SCM 15/90 (0-64 mV = 0-10 V)1 |
0.05 |
0.1 |
|
% |
| 3 dB-Bandbreite, SCM 10/32/70/82, typ.2 3 |
4-15 |
4-15 |
4-15 |
Hz |
| 3 dB-Bandbreite SCM 15/90S, einstellbar4 |
3-15k |
3-15k |
|
Hz |
| Einfluss Betriebsspannung (24 VDC), typ. |
0.005 |
0.005 |
0.005 |
%/V |
|
| Eingang: |
A |
C |
D |
Einheit |
| Eingangsstrom, typ. |
1 |
1 |
30 |
nA |
| Rauschen 0.1-10 Hz, pp RTI, typ. |
0.5 |
1.0 |
1.5 |
µV |
| Fehler Bereichsumschaltung, SCM 15/901 |
0.2 |
0.3 |
|
% |
| Gleichtakt-Bereich, unipolar SCM 10/32/70/82 |
1 bis 7 |
1 bis 7 |
1 bis 7 |
V |
| Gleichtakt-Bereich, bipolar und SCM 15/90 |
-7 bis 7 |
-7 bis 7 |
|
V |
|
| Stabilität des Nullpunktes bezüglich: |
A |
C |
D |
Einheit |
| Temperatur (RTI)1 |
0.3 |
1 |
5 |
µV/K |
| Alterung, 1 Jahr (RTI)1 |
5 |
10 |
|
µV |
| Alterung, 10 Jahre (RTI)1 |
20 |
40 |
|
µV |
|
| Stabilität der Verstärkung bezüglich: |
A |
C |
D |
Einheit |
| Temperatur1 |
25 |
70 |
150 |
ppm/K |
| Alterung, 1 Jahr1 |
400 |
800 |
|
ppm |
| Alterung, 10 Jahre1 |
1200 |
2500 |
|
ppm |
|
| Spannungsausgang (SIGS 10/15, SCM 70/90) |
A |
C |
D |
Einheit |
| Ausgangsimpedanz, typ. |
50 |
50 |
50 |
Ohm |
| max. Ausgangsstrom, typ. |
5 |
5 |
5 |
mA |
| min. Ausgangsspannung SCM 10/70 unipolar, typ. |
6 |
6 |
40 |
mV |
| max. Ausgangsspannung SCM15/90, typ. |
10.5 |
10.5 |
|
V |
| min. Ausgangsspannung SCM 15/90, typ. |
-10.2 |
-10.2 |
|
V |
|
| Stromausgang (SIG 15/32, SCM 82/90) |
A |
C |
D |
Einheit |
| Bürde, max. |
300 |
300 |
300 |
Ohm |
| Bürde, typ. |
390 |
390 |
390 |
Ohm |
| max. Strom (bei 24 V Speisung) |
20.5 |
20.5 |
20.5 |
mA |
|
| Brückenspeisung |
A |
C |
D |
Einheit |
| Temperaturdrift1 |
25 |
35 |
70 |
ppm/K |
| Strom, max. (bei 24 V-Speis.) |
120 |
120 |
120 |
mA |
| Abweichung vom Sollwert1 |
0.5 |
1 |
2 |
% |
|
| Temperaturbereich |
A |
C |
D |
Einheit |
| empfohlen |
0/60 |
0/60 |
0/60 |
°C |
| funktionsfähig |
-20/90 |
-20/90 |
-20/90 |
°C |
| 1 |
Die typischen Fehler sind meistens etwa zwei- bis viermal kleiner als die angegebenen maximalen Fehler. |
| 2 |
Tiefpassfilter zweiter Ordnung. Auf Wunsch auch mit wesentlich höheren Grenzfrequenzen (bis ca. 10 kHz) lieferbar. |
| 3 |
Die Einschwingzeit (auf 1% des Endwertes bei einem Sprung des Eingangssignals) variiert zwischen ca. 50 ms (bei 15 Hz Grenzfrequenz und ca. 300ms (bei 4 Hz Grenzfrequenz). |
4 |
Die Einschwingzeit (auf 1% des Endwertes bei einem Sprung des Eingangssignals) beträgt ca. 300 ms (Standard). Bei den Modulen mit einstellbarer Grenzfrequenz (SIGS15S, SCM 90S variiert sie im oberen Bereich zwischen ca. 40 us (15 kHz) und 2.1 ms (330 Hz) und im unteren Bereich zwischen 2.1 ms (330 Hz) und ca. 300 ms (3.3 Hz). |
Ausgang
- Spannungsausgang: Bei Module mit festem Breich (SIGS 10, SCM 70) wählbar zwischen -11 V und +11 V. Bei programmierbaren Modulen einstellbar zwischen -10 V und +10 V. Bei Modulen mit festem Bereich und unipolarer Speisung beträgt die minimale Ausgangsspannung ca. 6 mV (D-Typ: ca. 40 mV).
- Stromausgang: Standard 0-20 mA oder 4-20 mA, kurzschlussfest; bei festen Bereichen (SIGS 32, SCM 82) bei Bestellung angeben ob 0-20 mA oder 4-20 mA.
- Option: Frequenzausgang (max. 20 kHz), galvanisch isoliert, busfähig, nähere Angaben siehe "Module mit Frequenzausgang"
Speisung
- Alle Module für DIN-Schienen (SCM 70-90) sind für ungeregelte, stark schwankende Industriespeisungen (24 VDC) vorgesehen.
- SCM 70/82: Speisespannung Standard 24 VDC. Für eine neg. Ausgangsspannung benötigt man eine bipolare Speisung (z. B. ±15 V). Strombedarf ohne Last ca. 5 mA
- SCM 15/90: Speisespannung Standard 24 VDC. Negative Ausgangsspannungen benötigen dank eingebautem DC-DC-Wandler keine negative Speisung. Strombedarf ohne Last ca. 28 mA.
- Andere Speisungen (auch AC) auf Anfrage.
Bereiche/Programmierung
- Bei den programmierbaren Versionen (SIGS 15/SCM 90) ist der Messbereich mittels SMD-Schalter einstellbar (in 1 mV-Schritten, Messspanne max. ±127 mV, Nullpunkt max. ±15 mV), Zwischenwerte mittels Potentiometer einstellbar. Brückenspeisung umschaltbar (5 V oder 10 V). Umschaltung des Ausganges (Spannung/Strom), Stromausgang umschaltbar zwischen 0-20 mA und 4-20 mA. Bei den Modulen SIGS15S und SCM 90S ist die Grenzfrequenz mittels eines Potentiometers zwischen 3 Hz und ca. 15 kHz einstellbar.
- Bei den Versionen mit festem Bereich (SIGS 10/32, SCM70/82) sind beliebige Ein- und Ausgangsbereiche lieferbar (sofern technisch möglich).
Betriebsanleitung
Anschluss einer Messbrücke an ein DIN-Schienen-Modul
Obige Figur zeigt den Anschluss einer resistiven Messbrücke an ein DIN-Schienen-Modul. Man beachte, dass die Leitungen für die Brückenspeisung möglichst niederohmig sein sollen. Die Spannungsabfälle können, besonders bei grösseren Brückenströmen, die Brückenspeisespannung etwas reduzieren.
Anschluss einer Messbrücke an ein Leiterplattenmodul
 |
Die obigen Bemerkungen gelten sinngemäss auch für Leiterplattenmodule. |
Test eines Brückenverstärkermoduls (SIGS 10/32, SCM 70/82, unipolar)
Bei einer unipolaren Speisung der Module SIGS 10/32, SCM 70/82 kann ein Spannungskalibrator nur angeschlossen werden, falls eine DC-Spannung (Common Mode-Spannung) die Signalspannungseingänge auf mind. 1 V anhebt. Dies kann z.B. mit einer zweiten DC-Spannungsquelle zwischen Anschluss 6 (= GND) und 7 (In-) erreicht werden. Eine andere Möglichkeit zeigt nebenstehende Figur. Die beiden 10 kOhm Widerstände teilen die Brückenspeisung auf 5 V herunter. Diese Spannung kann als CM-Spannung benutzt werden. Bei einem Leiterplattenmodul kann analog vorgegangen werden.
Beachte: Die Signaleingänge 7 und 8 müssen immer einen DC-Pfad zu Ground haben (echter Differenzverstärker). Dies ist beim Anschluss an eine Messbrücke (mit Brückenspeisung 5,6) automatisch gegeben. Ist die beim den Modulen SIGS 15 und SCM 90 als Option erhältliche Fühlerbruchüberwachung installiert, muss an Anschluss 7 die halbe Brückenspeisung anliegen (±20%). Dies kann für einen Test z.B. mit der Schaltung gemäss der obenstehenden Figur realisiert werden.
Programmierung der Module SIGS 15 und SCM 90
Die Programmierschalter 1a bis 8a und 1b bis 8b befinden sich im Innern des Moduls auf der Rückseite der Leiterplatte. Vorsichtig die Plexiglashaube herausnehmen, durch Ziehen an den Schraubklemmen kann die Leiterplatte herausgenommen werden.
| Brückenspeisung |
Schalter 1a |
| 10 V/120 mA max. |
on |
| 5 V/100 mA max. |
off |
| Ausgang (Anschl. 4) |
Schalter 2a |
Schalter 3a |
| 0 - 10 V |
on |
off |
| 0 - 20 mA |
off |
off |
| 4 - 20 mA |
off |
on |
| Bereich Grenzfrequenz |
Schalter 4a |
| 3 Hz bis 340 Hz |
on |
| 330 Hz bis 15 kHz |
off |
|
Der Schalter 4a ist nur bei den Versionen mit einstellbarer Grenzfrequenz (SIGS 15S und SCM 90S) benutzbar. |
| Nullpunkt |
Schalter |
| -15 mV |
5a on |
| +8 mV |
6a on |
| +4 mV |
7a on |
| +2 mV |
8a on |
| +1 mV |
1b on |
|
Der Anfang des Messbereiches (Nullpunkt) wird mittels der Schalter 5a-8a, 1b eingestellt. Der Schalter 5a verschiebt den Messbereich um -15 mV, die Schalter 6a, 7a, 8a, 1b um +8 mV, +4 mV, +2 mV, +1 mV (alle Werte bezüglich Eingangssignal). Beispiel: Bei einem Messbereichsanfang von 10 mV muss 6a und 8a auf on sein, bei einem Bereichsanfang von -2 mV ist 5a, 6a, 7a, 1b auf on (-15 +8 +4 +1 = -2 mV). |
| Messspanne |
Schalter |
| 64 mV |
2b on |
| 32 mV |
3b on |
| 16 mV |
4b on |
| 8 mV |
5b on |
| 4 mV |
6b on |
| 2 mV |
7b on |
| 1 mV |
8b on |
|
Die Messspanne wird mittels der Schalter 2b-8b eingestellt. Dazu wird ein einfacher Binär-Code benutzt (siehe nebenstehende Tabelle). Beispiel: Bei einer Messspanne von 10 mV muss Schalter 5b und 7b (8 + 2 = 10 mV) auf on sein. |
Einstellung der Grenzfrequenz bei den Modulen SIGS 15S und SCM 90S
Die Einstellung der Grenzfrequenz erfolgt mittels einem kleinen SMD-Potentiometer neben Schalter b. Direkt unter dem Schalter befinden sich zwei Testlöcher, mittels eines Ohmmeters kann der Widerstand des Potentiometers gemessen werden. Dies erleichtert die Einstellung der Grenzfrequenz. Die untenstehende Tabelle zeigt den Zusammenhang zwischen Grenzfrequenz und Potentiometer-Widerstand für den oberen Bereich (15 kHz - 330 Hz, Schalter 4a auf "off") und für den unteren Bereich (340 Hz - 3 Hz, Schalter 4a auf "on").
Die Einschwingzeiten (auf 1% des Endwertes bei einem Sprung des Eingangssignals) variieren im oberen Bereich zwischen ca. 40 us (15 kHz) und 2.1 ms (330 Hz) und im unteren Bereich zwischen 2.1 ms (340 Hz) und ca. 300 ms (3.3 Hz).
| kOhm |
0 | 5 | 20 | 50 | 100 |
| Frequenz in kHz |
15 | 4.7 | 1.6 | 0.66 | 0.33 |
| Ohm |
0 | 5 | 20 | 50 | 100 |
| Frequenz in Hz |
340 | 70 | 22 | 7 | 3.3 |
Verzerrungen des Ausgangssignals bei hohen Frequenzen
a) Spannungsausgang
Bis etwa 2 kHz wird eine Sinus-Kurve im ganzen Bereich von -10 V bis +10 V unverzerrt verstärkt. Darüber treten um den Nullpunkt und bei ca. ±0.8 V (bezüglich Ausgangsspannung) Verzerrungen auf. Bei grossen Ausgangsamplituden (> 1 V) kann auch die Sin-Form verzerrt werden. Ein Lastwiderstand von 1k bis 10k kann bei nicht zu grossen Amplituden die Verzerrung praktisch zum Verschwinden bringen. Man beachte aber die Ausgangsimpedanz von ca. 50-70 Ohm.
b) Stromausgang
Keinerlei Verzerrungen bis 20 kHz bei Ausgangsströmen > 2mA (Bereich 0-20 mA) bzw. > 6 mA (Bereich 4-20 mA). Bei ca. 2 bzw. 6 mA beschränken sich die Verzerrungen auf einige Prozent.
Weitere Informationen
