Meilhaus Electronic Handbuch ME-MultiSig 1.6D.pdf · Rev. 1.6D Handbuch ME-MultiSig Einführung Seite 6 Meilhaus Electronic 1.2 Leistungsmerkmale Abb. 1: Analog-(De-)Multiplexer-System

Meilhaus Electronic Handbuch

ME-MultiSig 1.6D

(ME-MUX32, ME-DEMUX32, ME-SIG32)

Analog-Multiplexer/Demultiplexer-System mit optionalen Signalkonditionierungsmodulen

bis 8192 Kanäle

ImpressumHandbuch ME-MUX32, ME-DEMUX32, ME-SIG32

Revision 1.6DAusgabedatum: 30. September 2009

Meilhaus Electronic GmbHFischerstraße 2 D-82178 Puchheim bei MünchenGermanyhttp://www.meilhaus.de

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Handbuch ME-MultiSig Rev. 1.6D

Inhalt1 Einführung........................................................................................... 5

1.1 Lieferumfang .............................................................................. 5

1.2 Leistungsmerkmale .................................................................... 6

1.3 Unterstützte PC-Karten ............................................................ 8

1.4 Modell-Übersicht ..................................................................... 9

2 Hardware ........................................................................................... 10

2.1 Generelle Hinweise ................................................................. 10

2.2 Pullup/Pulldown-Widerstände ................................................ 10

2.3 Modell „Multiplexer„ .............................................................. 122.3.1 Multiplexer Master-Karte (ME-MUX32-M) ......................... 122.3.2 Multiplexer-Slave-Karte (ME-MUX32-S) ............................. 132.3.3 Standard-Ausbau .................................................................. 142.3.4 Voll-Ausbau ......................................................................... 152.3.5 Jumper-Einstellungen ......................................................... 172.3.6 Verstärkung ......................................................................... 192.3.7 Spannungsversorgung .......................................................... 192.3.8 Betriebsart Single-Mux ........................................................ 20

2.3.8.1 Blockschaltbild „Single-Mux“ (Master-Karte)........ 212.3.8.2 Blockschaltbild „Single-Mux“ (Slave-Karte) .......... 22

2.3.9 Betriebsart Multi-Mux ......................................................... 232.3.9.1 Blockschaltbild „Multi-Mux“ (Master-Karte) ......... 242.3.9.2 Blockschaltbild „Multi-Mux“ (Slave-Karte)............ 25

2.4 Modell „Demultiplexer“........................................................... 262.4.1 Demultiplexer-Basiskarte (ME-DEMUX32) ........................ 262.4.2 Betriebsart „Demux“ .......................................................... 272.4.3 Blockschaltbild „Demux“ ...................................................... 28

2.5 Modell „Signalkonditionierung“ ............................................. 292.5.1 Signalkonditionierungs-Basiskarte (ME-SIG32) .................. 292.5.2 Betriebsart „Signalkonditionierung“ ................................... 302.5.3 Blockschaltbild „Signalkonditionierung“.............................. 31

2.6 Aufsteck-Module ..................................................................... 322.6.1 Berechnung der Messwerte .................................................. 322.6.2 Modul ME-Proto .................................................................. 342.6.3 Modul ME-Diff16 ................................................................. 352.6.4 Modul ME-Current16 ......................................................... 36

Meilhaus Electronic Seite 3 Inhalt

Rev. 1.6D Handbuch ME-MultiSig

2.6.5 Modul ME-RTD8 ................................................................ 372.6.5.1 2-Leiter-Technik ................................................... 382.6.5.2 3-Leiter-Technik ................................................... 382.6.5.3 4-Leiter-Technik ................................................. 392.6.5.4 Berechnung der Temperatur ........................... 40

2.6.6 Modul ME-TE8 ................................................................... 422.6.6.1 Grundlagen Thermoelemente .............................. 432.6.6.2 Linearität ................................................................ 442.6.6.3 Grenzabweichungen ............................................ 452.6.6.4 Berechnung der Temperatur ................................ 46

2.6.7 Modul ME-DMS4, ME-BA4 ................................................ 482.6.7.1 Einführung.............................................................. 482.6.7.2 Hardware-Konfiguration........................................ 492.6.7.3 Auswahl des Sensorelements ................................ 512.6.7.4 Wheatstonesche Brücke ...................................... 522.6.7.5 Berechnung der Ausgangsspannung .................... 54

3 Programmierung ............................................................................... 57

3.1 Steuersignale Übersicht ........................................................... 58

3.2 Verstärkung einstellen .......................................................... 59

3.3 Basiskarte identifizieren ......................................................... 60

3.4 Genereller Reset ..................................................................... 61

3.5 Multiplexen ............................................................................ 623.5.1 Betriebsart „Single-Mux“ .............................................. 623.5.2 Betriebsart „Multi-Mux“ ............................................... 64

3.6 Demultiplexen.......................................................................... 66

3.7 Signalkonditionierung ............................................................ 67

Anhang ..................................................................................................... 69

A Spezifikationen......................................................................... 69

B Anschlußbelegung.................................................................... 75B1 78poliger Sub-D-Stecker ST9 ................................................. 75B2 78poliger Sub-D-Stecker ST10 ............................................... 76B3 78polige Sub-D-Buchse ST11 ................................................ 77

C Technische Fragen ................................................................... 78C1 Fax-Hotline ............................................................................. 78C2 Serviceadresse ........................................................................ 78

D Literaturverzeichnis ................................................................. 79E Index ......................................................................................... 81

Inhalt Seite 4 Meilhaus Electronic


1 Einführung Sehr geehrte Kundin, sehr geehrter Kunde,

mit dem Kauf dieses Produkts haben Sie sich für ein qualitativhochwertiges Produkt entschieden, das unser Haus in einwand-freiem Zustand verlassen hat.

Überprüfen Sie trotzdem die Vollständigkeit und den ZustandIhrer Lieferung. Sollten irgendwelche Mängel auftreten, bitten wirSie, uns sofort in Kenntnis zu setzen.

1.1 Lieferumfang

Wir sind selbstverständlich bemüht, Ihnen ein vollständiges Pro-duktpaket auszuliefern. Um aber in jedem Fall sicherzustellen,daß Ihre Lieferung komplett ist, können Sie anhand nachfolgen-der Liste die Vollständigkeit Ihres Paketes überprüfen.

Ihr Paket sollte folgende Teile enthalten:

• Basis-Karte(n) je nach Variante und Ausbaustufe:

- Analog-Multiplexer-Karte als Master (ME-MUX32-M) und optionale Slave(s) (ME-MUX32-S)

- oder Demultiplexer-Karte (ME-DEMUX32)

- oder Signalkonditionierungs-Karte (ME-SIG32)

• Je Basis-Karte 2 Brückenmodule für Betrieb ohne Signal-konditionierungsmodule (Ausnahme: ME-SIG32).

• Je Slave-Karte ein 40pol. Flachbandkabel zur Verbindung von Master zu Slave bzw. Slave zu Slave sowie 5 Jumper.

• Optional: Aufsteck-Module zur Signalkonditionierung.

• Schraubklemm-Verbinder für Analog-Eingänge und Span-nungsversorgung.

• ME-Power-DVD mit Handbuch im PDF-Format (optional in gedruckter Form).

• 78poliger Sub-D Gegenstecker für ST11 (nicht ME-MUX32-S).

Meilhaus Electronic Seite 5 Einführung


1.2 Leistungsmerkmale

Abb. 1: Analog-(De-)Multiplexer-System

Das Analog-Multiplexer- und Demultiplexer-System erweitert Ih-re Multi-I/O-Karte zu einem vielseitigen Datenerfassungs-System.Folgende Varianten bzw. Ausbaustufen sind möglich:

• Analoges Multiplexen bis 256 bzw. 8192 Kanäle mit/ohne Signalkonditionierung (auch timergesteuert*)

• Analoges Demultiplexen bis 32 Kanäle

• Reine Signalkonditionierung (auch timergesteuert*)

Das System besteht aus mindestens einer Master-Basiskarte mit32 Kanälen. Standardmäßig können Sie das System mit bis zu 7Slave-Basiskarten auf bis zu 256 Kanäle erweitern. Die Ansteue-rung der Multiplexer erfolgt über die Digital-I/O-Leitungen derMulti-I/O-Karte. Jede Basiskarte ist in 2 Gruppen mit je 16 Mess-Kanäle aufgeteilt. Jede Gruppe verfügt über eine variable Verstär-kerstufe, die per Software für die Verstärkungsfaktoren 1, 10 und100 konfiguriert werden kann. Die Analog-Kanäle können Sieentweder auf einen A/D-Kanal multiplexen (Betriebsart: „Single-Mux“) oder gruppenweise auf die A/D-Kanäle 0…15 legen (Be-triebsart: „Multi-Mux“).

*in Verbindung mit geeigneten Multi-I/O-Karten. Fragen Sie unseren Vertrieb!

Einführung Seite 6 Meilhaus Electronic


Im Vollausbau für bis zu 8192 Analog-Kanäle benötigen Sie zu-sätzliche Digital-I/O-Karten zur Steuerung der Multiplexer, sowieeine spezielle Verkabelung. Angenommen Sie verwenden eineDigital-I/O-Karte mit 64 Ausgängen (z. B. ME-1000) erfordert diesje 1024 Kanäle eine zusätzliche Einsteck-Karte.

Zur Signalkonditionierung können Sie jederzeit entsprechendeAufsteckmodule nachrüsten. Derzeit sind Aufsteck-Module fürdie differentielle Messung von Spannung bzw. Strom, Module fürWiderstandstemperatursensoren (RTDs) und ein Prototypen-Mo-dul verfügbar.

Für reine Signalkonditionierung bis 16 bzw. 32 Analog-Kanä-le (je nach Kanalzahl der Multi-I/O-Karte) steht eine spezielle Ba-siskarte (ME-SIG32) ohne Multiplexer und ohne Verstärkerstufezur Verfügung. Damit ist auch eine timergesteuerte* Erfassungmöglich. Es stehen die gleichen Aufsteck-Module wie oben be-schrieben zur Verfügung (mindestens eines erforderlich - nichtim Lieferumfang der Basiskarte enthalten).

Die Variante ME-DEMUX32 ermöglicht das Demultiplexen voneinem D/A-Kanal auf bis zu 32 Ausgangskanäle (eigene Signal-konditionierungsmodule auf Basis des Prototypen-Moduls mög-lich).

Auf jeder Basiskarte (nicht ME-SIG32) befindet sich eine eigeneSpannungsaufbereitung mit galvanischer Trennung, die externmit 24V Gleichspannung gespeist werden muß.

Das System ist zur Montage auf DIN-Hutschiene vorgesehen.

*in Verbindung mit geeigneten Multi-I/O-Karten. Fragen Sie unseren Vertrieb!



1.3 Unterstützte PC-Karten

Aktuell unterstützte Messkarten für das ME-MultiSig-System:(beachten Sie evtl. Einschränkungen in der Funktionalität in Ab-hängigkeit von der verwendeten Messkarte):

Unterstützte Fremd-Karten:

Kartentyp ST9/10 Bemerkungen

ME-2000 ST9 16 A/D-Kanäle, kein Demultiplexen

ME-2600/3000 ST9 16 A/D-Kanäle, Demultiplexen möglich



ME-4660(i)* ST10 16 A/D-Kanäle, Demultiplexen möglich; beachten Sie den Hinweis für optoisolierte Versionen*!

ME-4670(i)* ST10 32 A/D-Kanäle, Demultiplexen möglich; beachten Sie den Hinweis für optoisolierte Versionen*!

ME-4680(i/is)* ST10 32 A/D-Kanäle, Demultiplexen möglich, timergesteuertes Multiplexen möglich; beachten Sie den Hinweis für optoisolierte Versionen*

* Dieser Hinweis betrifft die Verwendung von optoisolierten Versionen der ME-4600-Serie („i“-Versionen) in Verbindung mit den Basiskarten ME-MUX32-M und ME-MUX32-S. Da Port B aufgrund der Optoisolation als Eingangsport festgelegt ist, gelten folgende Einschränkungen:• Verstärkungsfaktor ist auf V=1 voreingestellt (V=10, V=100 nicht möglich)• keine Nutzung des Reset-Bits• keine Ansteuerung der Adress-LEDs möglich

Tabelle 1: Unterstützte Meilhaus-Karten


Eagle PC30F/G ST9 16 A/D-Kanäle, kein Demultiplexen(Spezialkabel erforderlich)

Adlink PCI-9111/9112

ST9 16 A/D-Kanäle, Demultiplexen möglich(Adaptersatz und 2. Slot erforderlich)

Measurement Computing

CIO-DAS-08

ST9 16 A/D-Kanäle, kein Demultiplexen(Adaptersatz und 2. Slot erforderlich)

Measurement Computing

CIO-DAS-1602/16

ST9 16 A/D-Kanäle, Demultiplexen möglich(Adaptersatz und 2. Slot erforderlich)

National InstrumentsPCI-6025E

ST9 16 A/D-Kanäle, Demultiplexen möglich(Spezialkabel erforderlich)

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1.4 Modell-Übersicht

UEI PD2-MF-xxx ST9 16 A/D-Kanäle, Demultiplexen möglich(Adaptersatz und 2. Slot erforderlich)

Bezeichnung Kurzbeschreibung

ME-MUX32-M Multiplexer-Basis-Karte (Master) mit 32 Eingängen (mit prog. Verstärkung)

ME-MUX32-S Multiplexer-Basis-Karte (Slave) mit 32 Eingängen (mit prog. Verstärkung)

ME-DEMUX32 Demultiplexer-Basis-Karte mit 32 Ausgängen (ohne Verstärkung)

ME-SIG32 Basiskarte für Signalkonditionierung bis 32 Eingänge ohne Multiplexer und Verstärkung

ME-DIFF16 Signalkonditionierungsmodul mit 16 differentiellen Spannungseingängen; Eingangsbereich wahlweise: 10V, 20V, 50V (Ri = 3,75MΩ), 50V (Ri = 50MΩ)

ME-Current16 Signalkonditionierungsmodul mit 16 Strom-Eingän-gen (0-20mA)

ME-RTD8 Signalkonditionierungsmodul für 8 Widerstandstem-peratursensoren mit 2-, 3- oder 4-Draht-Anschluß; Varianten für: Pt100, Pt500 oder Pt1000

ME-TE8 Signalkonditionierungsmodul für 8 Thermoelemen-te der Typen J, K, T, E, R, S, B, N

ME-DMS4 4-Kanal Messbrücken-Verstärker mit Konstantstrom-Speisung für Dehnmess-Streifen (DMS)

ME-BA4 4-Kanal Messbrücken-Verstärker mit Konstantstrom-Speisung für universellen Anschluss von Wheat-stone-Messbrücken

ME-Proto Prototypen-Modul für anwenderspezifische Signal-konditionierung

ME-MUX-STD Brückenmodul zur 1:1 Verbindung für 16 Kanäle

Tabelle 3: Hardware-Übersicht


Tabelle 2: Unterstützte Fremd-Karten



2 Hardware

2.1 Generelle Hinweise

Achtung: Stellen Sie sicher, daß durch die Verdrahtung der Kartekeine Berührung mit spannungsführenden Teilen stattfindenkann. Sämtliche Steckverbindungen der Karte sollten grundsätz-lich nur im spannungslosen Zustand hergestellt bzw. gelöst wer-den. Beachten sie unbedingt die ESD-Bestimmungen zum Schutzder Bauteile!

Falls Sie kein Signalkonditionierungsmodul verwenden, müssenSie pro Gruppe ein „Brückenmodul“ (ME-MUX-STD) zwischenST5 und ST6 (Gruppe A) bzw. ST7 und ST8 (Gruppe B) aufstek-ken.

Unbenutzte Eingänge der Basis-Karten und der Aufsteckmodulesollten grundsätzlich mit Signal-GND verbunden werden.

2.2 Pullup/Pulldown-Widerstände

Da nach dem Einschalten der Versorgungsspannung Digital-Portsin der Regel als Eingänge konfiguriert sind, sind die zugehörigenPins zunächst hochohmig. Um jedoch einen definierten Ein-schaltzustand zu erreichen, sind auf den BasiskartenME-MUX32-M und ME-DEMUX32 Pull-Up bzw. Pull-Down Wi-derstände vorgesehen (für ME-MUX32-S und ME-SIG32 nicht er-forderlich) . Diese sind als gesockelte Widerstandsarrays (RN1,RN2) ausgeführt. Als Pulldown-Widerstand müssen Sie den ge-meinsamen Pin des Arrays (in der Regel mit einem Punkt gekenn-zeichnet) auf das mit einem Minus-Symbol gekennzeichnete Pindes Sockels stecken (Standard-Bestückung), als Pullup-Wider-stand dementsprechend auf das Plus-Symbol (siehe Abb. 2). Jenach Kombination von Messkarte und Basiskarte müssen die Wi-derstandsarrays passend gesteckt werden. Beachten Sie hierzudie folgende Tabelle:

!

Hardware Seite 10 Meilhaus Electronic


Anordnung der Widerstands-Arrays:

Abb. 2: Widerstands-Arrays

Kartentyp Basiskarte ST9/10 RN1 RN2

ME-2000/2600/3000 ME-MUX32-M ST9 Pulldown Pulldown

ME-DEMUX32 ST9 Pulldown --

ME-4600-Serie (ohne Optoisolierung)

ME-MUX32-M ST10 Pulldown Pulldown

ME-DEMUX32 ST10 Pulldown --

ME-4600i-Serie (mit Optoisolierung*)

ME-MUX32-M ST10 Pullup Pulldown

ME-DEMUX32 ST10 Pullup --

*Siehe Hinweis in Tabelle 1 auf Seite 8.

Tabelle 4: Widerstands-Arrays

ST9

ST10

-15V

+15V

ST11

RN2(D11..8)

RN1(D7..0)

Pullup

Pulldown

Meilhaus Electronic Seite 11 Hardware


2.3 Modell „Multiplexer„

2.3.1 Multiplexer Master-Karte (ME-MUX32-M)

Abb. 3: Multiplexer-Master-Karte (ME-MUX32-M)

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K15

ST1

1

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-MU

X3

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2.3.2 Multiplexer-Slave-Karte (ME-MUX32-S)

Abb. 4: Multiplexer-Slave-Karte (ME-MUX32-S)

ME

-MU

X3

2-S

MU

X B

MU

X A

R57

R58

Lötb

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5Lö

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interner Businterner Bus

PE

+2

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ST1

ST2ST4

ST3

ST5

ST6

ST7

ST8

ST1

2 AD

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-15V

+15V

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K15

1 2 4OV



2.3.3 Standard-Ausbau

Im Standard-Ausbau wird eine Master-Karte (ME-MUX32-M) di-rekt an eine der unterstützten Messkarten (siehe Seite 8) ange-schlossen. Meilhaus-Karten verbinden Sie mit einem 1:1-Kabel(z.B. ME AK-D78) mit ST9 (ME-2000/2600/3000) bzw. ST10(ME-4600-Serie*). Bei Verwendung von Messkarten anderer Her-steller benötigen Sie eine Spezialverkabelung (siehe auchTabelle 2). Über ein 40pol. Flachbandkabel können Sie bis zu7 Slave-Karten (ME-MUX32-S) anschließen. Verbinden Sie dazuSteckverbinder ST4 der Master-Karte mit ST3 der 1. Slave-Karte,ST4 der 1. Slave-Karte mit ST3 der 2. Slave-Karte, usw. Mit jederSlave-Karte können sie Ihr System um 32 Kanäle erweitern. Da-mit haben Sie die Möglichkeit bis zu 256 Kanäle auf einen singleended A/D-Kanal (Eingangsspannungsbereich: ±10V) Ihrer Mess-karte zu multiplexen. Die Kanalnummer kann per Lötbrücke ge-wählt werden, siehe Kap. 2.3.8ff. Jede Basis-Karte ist in zweiGruppen (A, B) mit je 16 Eingängen aufgeteilt.

Abb. 5: ME-MUX Standard-Ausbau

Optional kann jede Gruppe mit einem Signalkonditionie-rungs-Modul z. B. für die differentielle Messung von Spannungbzw. Strom, für Widerstandstemperatursensoren (RTDs) oder ei-nem Prototypen-Modul ausgerüstet werden (detaillierte Beschrei-bung siehe Kap. „Aufsteckmodule“ ab Seite 32). Standardmäßigbefindet sich ein 1:1-Brücken-Modul (ME-MUX-STD) im Liefer-umfang.

*siehe auch Hinweis auf Seite 8!

Master

Slave 7

16 Eingänge

Slave 1 Slave 2 Slave 3

Slave 4Slave 5Slave 6

16 Eingänge 16 Eingänge 16 Eingänge 16 Eingänge 16 Eingänge 16 Eingänge 16 Eingänge

16 Eingänge 16 Eingänge16 Eingänge 16 Eingänge16 Eingänge 16 Eingänge16 Eingänge 16 Eingänge

Mess-Karten:

A B A B A B A B

A B A B A B A B



Sie können zwischen den Betriebsarten „Single-MUX“ und„Multi-MUX“ wählen (siehe Kap. 2.3.8ff). Je nach Betriebsartmuß das Lötbrückenfeld auf der Master-Karte entsprechend kon-figuriert werden (standardmäßig: „Single-Mux“). Bei Verwendungvon Slave-Karten beachten Sie bitte auch Kap. 2.3.5 Jumper-Ein-stellungen.

2.3.4 Voll-Ausbau

Im Vollausbau können bis zu 8192 Analog-Eingänge auf 32 singleended A/D-Kanäle der Messkarte geschaltet werden (je 256 Ein-gänge auf einen Kanal).

Zur Steuerung empfehlen wir Digital-I/O-Karten vom TypME-1000 die über 64 digitale Ein-/Ausgänge verfügen. Je 1024Kanäle benötigen Sie eine ME-1000/64, für 2048 Kanäle zusätz-lich eine Erweiterungs-Karte vom Typ ME-1001, für 3072 Kanäleeine weitere ME-1000/64 und für 4096 Kanäle eine weitere Kartevom Typ ME-1001 usw. Zur Verkabelung benötigen Sie entspre-chende Spezialkabel (siehe Abb. 6). Jede der MUX-Ketten be-steht aus einem Master und bis zu 7 Slave-Karten. Die Strukturder einzelnen Kette ist identisch mit dem Standard-Ausbau in derBetriebsart „Single-Mux“.



Multiplexer Voll-Ausbau:

Abb. 6: Multiplexer Voll-Ausbau

Je ME-MUX-Kette ein Spezial-Adapter:(ME AS-D78M/BNC)78-poliger Sub-D Stecker auf BNC-Buchse

ME-MUX Kette 1 (1x Master und 7x Slave):8 x 32 = 256 Analog-Eingänge

ME-MUX Kette 2 (1x Master und 7x Slave):8 x 32 = 256 Analog-Eingänge

ME-MUX Kette 16 = max. 4096 Kanäle

4 x 12

4 x 12

Digital-Ausgänge

4 x 12

4 x 12

Digital-Ausgänge

Sta

ndar

d B

NC

-Kab

elfü

r A

nalo

gsig

nal

ME AB-BNC16

0 1 2 3

4 5 6 7

8 9 10 11

12 13 14 15

Mess-Karte

Kundenspezifische Spezial-Kabelfür digitale Steuer-Signale

Digital-I/O-Karte

ME-1000+ME-1001

(= ME-1000/128)

Digital-I/O-Karte

ME-1000+ME-1001

(= ME-1000/128)ME-MUX Kette 32 = max. 8192 Kanäle



2.3.5 Jumper-Einstellungen

Ein internes Bussystem verbindet über ein 40poliges Flachband-kabel die Master-Karte mit bis zu 7 Slave-Karten. Zur Adressie-rung der einzelnen Slave-Karten muß über die Jumper ADR fürjede Karte eine eindeutige Basisadresse (1…7) vergeben werden.Die Jumper J1 und J2 verbinden die Analog-Kanäle der Slave-Kar-ten mit dem internen Bus. Nehmen Sie die Jumper-Einstellungenfür die Slave-Karten wie in Abb. 7 und 8 beschrieben vor.

Abb. 7: Jumper-Einstellungen (Master, Slave 1-3)

Master

Analog-Kanal

ADR = "1"124

Slave 1

Basisadresse

J1 J2

S1AS1BS2AS2BS3AS3BS4AS4BS5AS5BS6AS6BS7AS7B

Analog-Kanal

ADR = "2"124

Slave 2

Basisadresse

J1 J2


Analog-Kanal

ADR = "3"124

Slave 3

Basisadresse

J1 J2


Keine Jumper-Einstellungen nötig.

Basisadresse ist immer "0"



Jumper-Einstellungen (Fortsetzung)

Abb. 8: Jumper-Einstellungen (Slave 4-8)

Analog-Kanal

ADR = "7"124

Slave 7

Basisadresse

J1 J2


Analog-Kanal

ADR = "6"124

Slave 6

Basisadresse

J1 J2


Analog-Kanal

ADR = "5"124

Slave 5

Basisadresse

J1 J2


Analog-Kanal

ADR = "4"124

Slave 4

Basisadresse

J1 J2




2.3.6 Verstärkung

Unabhängig von der Messkarte bieten die Basiskarten vom TypME-MUX32-M und ME-MUX32-S eine Vorverstärkung des Signalsauf der Basiskarte. Die Verstärkung (V=1, V=10, V=100) kanngruppenweise über die digitalen Steuerleitungen der Messkarteprogrammiert werden. Nach Einschalten der Versorgungsspan-nung ist die Verstärkung V=1 eingestellt. Beachten Sie bei derWahl des Verstärkungsfaktors, daß der max. Eingangsspannungs-bereich der Messkarte nicht überschritten wird (verwenden Siedaher stets V=1 in Kombination mit Signalkonditionierungsmo-dulen). Zur Programmierung der Verstärkungsfaktoren sieheKap. 3.2 auf Seite 59.

2.3.7 Spannungsversorgung

Jede Basiskarte muß über ST12 an eine Gleichspannungsquelle(18…36V, typ. 24V) mit ausreichender Leistung angeschlossenwerden. Berechnen Sie den Stromverbrauch Ihres Systems in Ab-hängigkeit von der Anzahl der verwendeten Basiskarten und Auf-steckmodule (siehe Anhang A Spezifikationen). Wir empfehleneine sternförmige Verbindung von jeder Basiskarte zum Schutz-Leiter (PE) Ihres Schaltschranks bzw. Rechners.

Abb. 9: Spannungsversorgung

ST12

+24V

PE

ST12 ST12

+

–+ – + – + –



2.3.8 Betriebsart Single-Mux

Die Betriebsart „Single-Mux“ ermöglicht das Multiplexen von bis zu 256 Kanälen auf einen A/D-Kanal der Messkarte. Setzen Sie für diese Betriebsart auf der Master-Karte die Lötbrücke „A“ für den einen Kanal, den Sie nutzen möchten. Siehe auch Abbildun-gen 11 und 12.

Master-Karte, Gruppe A (A/D-Kanäle 0…15):

Master-Karte, Gruppe B (A/D-Kanäle 16…31):

Abb. 10: Lötbrücken „Single-Mux“ (Standard: Kanal 0)

Hinweis: Die max. einstellbare Kanalnummer hängt von der An-zahl der A/D-Kanäle der von Ihnen eingesetzten Messkarte ab.

Beachten Sie, daß auf Slave-Karten keine Lötbrücke gesetzt seindarf!

12 1310 118 96 74 52 30 1 14 15A

28 2926 2724 2522 2320 2118 1916 17 30 31



2.3.8.1 Blockschaltbild „Single-Mux“ (Master-Karte)

Abb. 11: Blockschaltbild „Single-Mux“ (Master-Karte)

Signalkonditionierung

Aufsteck-Modul (optional)

16-zu-1 16-zu-1



78-poliger Sub-D-Stecker

A/D-Kanal (single-ended)der Messkarte

(Voreinstellung: Kanal 0)

16-zu-1

Interner Bus

Master(ME-MUX32-M) MUX C

MUX A MUX B

Kanal-Gruppe A Kanal-Gruppe B

A/D- oder

Multi-I/O-Karte

MessleitungenSignal-MasseK0 K15 Messleitungen

Signal-MasseK16 K31

Interner Bus K16..31

A

K0 K1..15



2.3.8.2 Blockschaltbild „Single-Mux“ (Slave-Karte)

Abb. 12: Blockschaltbild „Single-Mux“ (Slave-Karte)

16-zu-1 16-zu-1

Optional: Slave 1..7 (ME-MUX32-S)





MUX A MUX B

Kanal.-Gruppe A Kanal.-Gruppe B


Signal-MasseK16 K31

Interner Bus

K0..15K16..31



2.3.9 Betriebsart Multi-Mux

Die Betriebsart „Multi-Mux“ ermöglicht das gruppenweise Mul-tiplexen von 16 Kanälen auf die A/D-Kanäle 0..15 der Messkarte. Setzen Sie für diese Betriebsart auf der Master-Karte die Lötbrük-ke „B“ für die Kanäle 0…15 wie in Abb. 13 gezeigt. Es gilt folgen-de Zuordnung…

• Master-Karte, Kanalgruppe A auf A/D-Kanal 0 der MesskarteMaster-Karte, Kanalgruppe B auf A/D-Kanal 1 der Messkarte.

• Slave-Karte 1, Kanalgruppe A auf A/D-Kanal 2 der MesskarteSlave-Karte 1, Kanalgruppe B auf A/D-Kanal 3 der Messkarte.

… usw. (siehe auch Abbildungen 14 und 15)

Gruppe A, Master-Karte (Slave-Karten: keine Lötbrücke setzen!):

Gruppe B, Master-Karte (Slave-Karten: keine Lötbrücke setzen!):

Abb. 13: Lötbrücken „Multi-Mux“

12 1310 118 96 74 52 30 1 14 15

B B B B B B B B B B B B B B B B

28 2926 2724 2522 2320 2118 1916 17 30 31



2.3.9.1 Blockschaltbild „Multi-Mux“ (Master-Karte)

Abb. 14: Blockschaltbild „Multi-Mux“ (Master-Karte)

16-zu-1 16-zu-1


Jeder Kanal-Gruppe wird ein analogerEingangskanal (single-ended) derMesskarte zugeordnet (Kanal 0..15)

Master(ME-MUX32-M)





MUX A MUX B


A/D- oder

Multi-I/O-Karte


Signal-MasseK16 K31

Interner Bus K16..31

B

K0..15



2.3.9.2 Blockschaltbild „Multi-Mux“ (Slave-Karte)

Abb. 15: Blockschaltbild „Multi-Mux“ (Slave-Karte)

16-zu-1 16-zu-1






MUX A MUX B



Signal-MasseK16 K31

Interner Bus

K16..31K0..15



2.4 Modell „Demultiplexer“

2.4.1 Demultiplexer-Basiskarte (ME-DEMUX32)

Abb. 16: Demultiplexer-Basiskarte (ME-DEMUX32)

Kan

al-G

rupp

e A

(16

Aus

gäng

e)vo

n M

essk

arte

ME-DEMUX32D

urch

gesc

hlei

fte

Sig

nale

der

Mes

skar

teDEMUX C

DEM

UX

BD

EMU

X A

R5

7R

58

Lötb

rück

enfe

ld K

0..1

5Lö

tbrü

cken

feld

K16

..31

Kan

al-G

rupp

e B

(16

Aus

gäng

e)

PE

+2

4V

0V

ST1

ST2

ST5ST6

ST7

ST8

ST9

(ME-

2x0

0/

30

00

)

ST1

0(M

E-4

00

0-S

erie

)

ST1

1

ST1

2

J3-15V

+15V

Sig

nal-

GN

D

K16

K3

1

Sig

nal-

GN

D

K0

K15



2.4.2 Betriebsart „Demux“

In dieser Betriebsart haben Sie die Möglichkeit einen D/A-Kanalauf bis zu 32 Ausgangskanäle zu „verteilen“. Die Demultiplexer-Karte (ME-DEMUX32) wird direkt an Ihre D/A- bzw. Multi-I/O-Karte angeschlossen (unterstützte Karten siehe Seite 8).Meilhaus-Karten verbinden Sie mit einem 1:1-Kabel (z.B. ME AK-D78) mit ST9 (ME-2600/3000) bzw. ST10 (ME-4600-Serie). BeiVerwendung von Karten anderer Hersteller benötigen Sie eineSpezialverkabelung (siehe auch Tabelle 2). Als AusgangskanalIhrer D/A- bzw. Multi-I/O-Karte müssen Sie stets DA-Kanal 0(oder A) verwenden. In Abhängigkeit des von Ihrer Karte ver-wendeten Steckers ST9 oder ST10 müssen Sie die Lötbrücke J3gemäß folgender Abbildung setzen (ME-2600/3000: Verbindung„D“; ME-4600-Serie: Verbindung „E“):

Abb. 17: Lötbrücke J3

Bei einigen Kartentypen (z.B. ME-2600/3000) wird für jeden D/A-Kanal eine sog. Sense-Leitung (z. B. D/A-Sense A) mitgeführt.Diese muß auf Seite der Demultiplexer-Karte zwingend mit demAusgang des ersten D/A-Kanals (z. B. D/A-Out A) verbundenwerden. Dies kann z. B. über die Sub-D-Buchse ST11 erfolgen.Beachten Sie hierzu auch das Kapitel zur Beschaltung der D/A-Kanäle im Handbuch Ihrer Karte.

Eigene Signalkonditionierungsmodule können auf Basis des Pro-totypen-Moduls (ME-Proto) anstatt des serienmäßigen Brücken-moduls jederzeit aufgesteckt werden.

Auf Anfrage sind auch Konfigurationen bis 256 Ausgänge mög-lich. Unser technischer Vertrieb berät Sie gerne.

D/A-Kanal 0 von ST9 (Pin 15)

J3

D/A-Kanal 0 von ST10 (Pin 30)

DEMUX

D E

z. B. ME-2600/3000 z. B. ME-4600 Serie



2.4.3 Blockschaltbild „Demux“

Abb. 18: Blockschaltbild „Demux“

kundenspezifische

Aufsteck-Module (optional)

1-zu-16 1-zu-16

kundenspezifische


1-zu-2


D/A-Kanal 0D/A- oder

Multi-I/O-Karte

K0..15

Demultiplexer(ME-DEMUX32)

DEMUX C

DEMUX A DEMUX B


Analoge AusgabeSignal-MasseK16 K31

Signal-MasseK0 K15Analoge Ausgabe

K16..31



2.5 Modell „Signalkonditionierung“

2.5.1 Signalkonditionierungs-Basiskarte (ME-SIG32)

Abb. 19: Signalkonditonierungs-Basiskarte (ME-SIG32)

ME-SIG32

R5

7R

58

Lötb

rück

enfe

ld K

0..1

5Lö

tbrü

cken

feld

K16

..31

PE

+2

4V

0V

zur

Mes

skar

te

Dur

chge

schl

eift

eS

igna

le d

er M

essk

arte

ST1

ST2

ST5ST6

ST7ST8

ST9

(ME-

2x0

0/

30

00

)

ST1

0(M

E-4

00

0-S

erie

)

ST1

2

Kan

al-G

rupp

e B

(16

Ein

gäng

e)S

igna

l-G

ND

K16

K3

1

Kan

al-G

rupp

e A

(16

Ein

gäng

e)S

igna

l-G

ND

K0

K15

ST1

1



2.5.2 Betriebsart „Signalkonditionierung“

Für reine Signalkonditionierung bis 16 bzw. 32 Kanäle (jenach Kanalzahl der verwendeten Multi-I/O-Karte) steht die Basis-karte ME-SIG32 ohne Multiplexer und ohne Verstärkerstufe zurVerfügung. Es werden keine digitalen Steuerleitungen benötigt.Die Basis-Karte wird direkt an eine der unterstützten A/D- bzw.Multi-I/O-Karten (siehe Seite 8) angeschlossen. Meilhaus-Kartenverbinden Sie mit einem 1:1-Kabel (z. B. ME AK-D78) mit ST9(ME-2000/2600/3000) bzw. ST10 (ME-4600-Serie). Bei Verwen-dung von Karten anderer Hersteller benötigen Sie eine Spezial-verkabelung (siehe auch Tabelle 2). Je nach Funktionalität derverwendeten Multi-I/O-Karte haben Sie damit die Möglichkeitauch timergesteuert Daten zu erfassen.

Zur Signalkonditionierung stehen Aufsteck-Module für die diffe-rentielle Messung von Spannung bzw. Strom, Module für Wider-standstemperatursensoren (RTDs) und ein Prototypen-Modul zurVerfügung (detaillierte Beschreibung siehe Kap. „Aufsteck-Modu-le auf Seite 32). Die Aufsteck-Module sind nicht im Lieferumfangder Basiskarte enthalten (für 16 Kanäle mindestens eines erfor-derlich).

Eigene Signalkonditionierungsmodule können auf Basis des Pro-totypen-Moduls (ME-Proto) jederzeit aufgesteckt werden.

Es müssen weder Jumper-Einstellungen vorgenommen noch Löt-brücken gesetzt werden.

Unbenutzte Eingänge der Basis-Karte sowie der Signalkonditio-nierungsmodule sollten grundsätzlich mit Signal-GND verbundenwerden.



2.5.3 Blockschaltbild „Signalkonditionierung“

Abb. 20: Betriebsart „Signalkonditionierung“


Aufsteck-Modul (K0..15)


Aufsteck-Modul (K16..31)

optional

78-poliger Sub-D-SteckerBasis-KarteSignalkonditionierung

(ME-SIG32)

C

K0..15


A/D- oder

Multi-I/O-Karte


Signal-MasseK16 K31

K16..31

C

Die Mess-Eingänge werden über dieSignalkonditionierungsmodule 1:1 denA/D-Kanälen (single-ended) der Mess-karte zugeführt (Kanal 0..15 bzw. 0..31)



2.6 Aufsteck-Module

Standardmäßig werden alle Basiskarten mit Ausnahme derME-SIG32 mit zwei Brücken-Modulen geliefert (d. h. ohne Si-gnalkonditionierung). Auf Wunsch können Sie die Basiskartenvom Typ ME-MUX32-M, ME-MUX32-S und ME-SIG32 mit bis zu2 Aufsteck-Modulen zur Signalkonditionierung ausrüsten. Es sindauch unterschiedliche Aufsteck-Module pro Basiskarte möglich.Die Stromversorgung (+24V) der Module erfolgt über die Basis-karte. Die Spannungsaufbereitung erfolgt direkt auf dem Modul.

Wichtiger Hinweis: Bei Verwendung von Aufsteck-Modulensollte auf der Basiskarte unbedingt die Verstärkung V=1 einge-stellt werden um eine Zerstörung Ihrer Messkarte zu vermeiden!

2.6.1 Berechnung der Messwerte

Hinweis: Falls Sie Basiskarten vom Typ ME-MUX32-M/S(Betriebsart „Single-Mux“) oder vom Typ ME-DEMUX32 in Ver-bindung mit einer Karte der ME-4600 Serie einsetzen, können SieBasiskarten und Aufsteckmodule im ME-iDC anmelden und sobequem mit den Funktionen des ME-iDS programmieren (in Vor-bereitung).

Der Ausgangsspannungsbereich UN aller Module in RichtungKarte ist auf ±10V normiert. Passen Sie den Eingangsspannungs-bereich Ihrer Messkarte entsprechend an (in der Regel ±10V).

• ME-Diff16: Für die Berechnung der Spannung UM gilt (siehe Abb. 21 und 23):

UFS sei die Spannungsdifferenz (U+) - (U–) bei „Vollaus-schlag“ des jeweiligen Modultyps (10V, 20V od. 50V).

• ME-Current16: Für die Berechnung des Stroms IM gilt (siehe Abb. 21 und 24):

IFS sei die Stromdifferenz (I+) - (I–) bei „Vollausschlag“ im Messbereich 0…20mA.

UM

UFS V[ ]10V

---------------------- UN V[ ]⋅=

IM20mA10V

--------------- UN V[ ]⋅=



Abb. 21: Kennlinie ME-Diff16 (links), ME-Current16 (rechts)

• ME-RTD8: Zur Berechnung der Temperaturwerte siehe Kap. 2.6.5 ab Seite 37.

• ME-TE8: Zur Berechnung der Temperaturwerte siehe Kap. 2.6.6 ab Seite 42.

• ME-DMS4, ME-BA4: Zur Berechnung der Ausgangsspannung der Messbrücken siehe Kap. 2.6.7 ab Seite 48. Eine ausführli-che Betrachtung der Wheatstoneschen Messbrücke finden Sie im Whitepaper „Messbrückenverstärker für vier unabhängige Messbrücken mit Konstantstromspeisung“ [6] auf der ME-Po-wer-DVD oder zum Download unter: www.meilhaus.com/download.

UN [V]

+UFS

UM [V]

0V+10V

-10V0V

-UFS

UN [V]

+IFS = +20mA

IM [mA]

0mA+10V

-10V0V

-IFS = -20mA



2.6.2 Modul ME-Proto

Prototypen-Modul mit Lochrasterfeld zum Aufbau eigener Schal-tungen zur Signalkonditionierung. Für alle Basiskarten geeignet.Die Spannungszufuhr erfolgt über die Basiskarte.

Abb. 22: ME-Proto

24V0V

Signal-GND

0V24V

Signal-GND

I1…16

O1…16

ME-Proto



2.6.3 Modul ME-Diff16

Aufsteck-Modul zur differentiellen Messung von 16 Kanälen. Jenach Variante (siehe Codierung auf der Rückseite des Moduls) istdas Modul für einen Eingangs-Spannungsbereich von 10V, 20Voder 50V ausgelegt. Der Betrag der Spannungsdifferenz zwischenden beiden Eingängen (U+) und (U–) darf die Spannung des spe-zifizierten Eingangsbereiches nicht überschreiten. Die 50V-Vari-ante hat je nach Ausführung einen Innenwiderstand von Ri=3,75MΩ oder Ri=50MΩ .

Abb. 23: ME-Diff16

Das Modul gibt stets eine bipolare Spannung UN im Bereich ±10Vaus (siehe Kennlinie Abb. 21). Signal-GND braucht nicht beschal-tet zu werden. Die Leitungen (U+) und (U–) eines Mess-Kanalswerden jeweils an den korrespondierenden Klemmen von ST1und STM1 bzw. ST2 und STM2 aufgelegt (siehe Abb. 23). Unbe-nutzte Eingangskanäle sollten „kurzgeschlossen“ werden.

+15V-15V

24V0V

Signal-GND

Signal-GND(n.c.)

STM1

-15

V

+15

V

ST9(ME-2x00/3000)

ST10(ME-4000-Serie)

ST11

ST10 …

ME-Diff16

0 … 151 2 …

UM

U+

U-



2.6.4 Modul ME-Current16

Aufsteck-Modul zur Strom-Messung von 16 differentiellen Kanä-len im Bereich 0…20 mA. Der Betrag der Stromdifferenz zwi-schen den beiden Eingängen (I+) und (I–) darf 20mA nichtüberschreiten.

Abb. 24: ME-Current16

Das Modul gibt eine bipolare Spannung UN im Bereich ±10V aus(siehe Kennlinie Abb. 21). Signal-GND braucht nicht beschaltetzu werden. Die Leitungen eines Mess-Kanals werden jeweils anden korrespondierenden Klemmen von ST1 und STM1 aufgelegt(siehe Abb. 24). Unbenutzte Eingangskanäle sollten „kurzge-schlossen“ werden.

+15V-15V

24V0V

Signal-GND

Signal-GND(n.c.)

STM1

-15

V

+15

V

ST9(ME-2x00/3000)

ST10(ME-4000-Serie)

ST11

ST10 …

ME-Current16

0 … 151 2 …

IM

I+

I-



2.6.5 Modul ME-RTD8

Aufsteck-Modul zur Temperatur-Messung mit Platin-Messwider-ständen (PTC) nach DIN EN 60751. Je nach Variante (siehe Co-dierung auf der Oberseite der Module) können Sie bis zu8 Sensoren vom Typ Pt100 (0,4Ω/°K), Pt500 (2,0Ω/°K) oderPt1000 (4,0Ω/°K) anschliessen. Der Temperaturbereich reichtvon -200…850°C. Um die Messspannung möglichst unverfälschtdurch die Anschlußleitungen an den Ort der Auswertung zuübertragen erfolgt die Messung differentiell in 2-, 3- oder 4-Leiter-Technik.

Abb. 25: ME-RTD8

Das Modul gibt eine bipolare Spannung UN im Bereich ±10V aus(zur Temperaturberechnung siehe Kap. 2.6.5.4 auf Seite 40).Signal-GND braucht nicht beschaltet zu werden. Die Leitungeneines Temperatursensors werden jeweils an den korrespondie-renden Klemmen von ST1 und STM1 bzw. ST2 und STM2 aufge-legt (siehe Anschlußtechniken Seite 38ff.). Es werden die Kanäle0…7 jeder Gruppe genutzt.

+15V-15V

24V0V

Signal-GND

Signal-GND (n.c.)

STM1

-15

V

+15

V

ST9(ME-2x00/3000)

ST10(ME-4000-Serie)

ST11

ST1

ME-RTD8

U+ U–

IOut

GND

0 71 2 3 4 5 6

siehe Kap. "Berechnung der Temperatur"IM



Unbenutzte Spannungseingänge (U+) und (U–) an STM1 sollten„kurzgeschlossen“ werden; IOut und GND nicht anschließen!

2.6.5.1 2-Leiter-Technik

Die Verbindung zwischen ME-RTD8 und Sensor erfolgt mit einerzweiadrigen Leitung (siehe Abb. 26). Wie jeder andere elektri-sche Leiter besitzt auch dieser einen Widerstand, der dem Wider-standssensor in Reihe geschaltet ist. Damit addieren sich diebeiden Widerstände, was von der Elektronik als höhere Tempe-ratur interpretiert wird. Um diesen Fehler zu kompensieren sindrelativ aufwendige Abgleicharbeiten nötig. Diese zu beschreibenwürde jedoch den Rahmen dieses Handbuchs sprengen. [2]

Abb. 26: 2-Leiter-Technik


Um die Einflüsse der Leitungswiderstände und deren temperatur-abhängige Schwankungen zu minimieren, wird meist eine 3-Lei-ter-Schaltung verwendet (siehe Abb. 27). Hierbei wird einezusätzliche Leitung zu einem Kontakt des Widerstandssensors ge-führt. Es bilden sich somit 2 Messkreise, von denen einer als Re-ferenz (UR) genutzt wird. Durch die 3-Leiter-Technik läßt sich derLeitungswiderstand sowohl in seinem Betrag als auch in seinerTemperaturabhängigkeit kompensieren. Ein Leitungsabgleich isthier nicht erforderlich. [2]

GND

2-LeitertechnikU+

IOut

U–

IM

UM





Eine optimale Anschlußmöglichkeit von Widerstandssensoren andas ME-RTD8 Modul bietet die Vierleitertechnik. Das Messergeb-nis wird weder von den Leitungswiderständen noch von ihrentemperaturabhängigen Schwankungen beeinträchtigt. Ein Lei-tungsabgleich ist nicht erforderlich. Über die Zuleitungen wirdder Temperatursensor mit dem Messstrom IM gespeist. Der Span-nungsabfall am Sensor wird über die Messleitungen U+ und U-abgegriffen. [2]


GND

3-Leitertechnik

U+

IOut

U–

UM UR

IM

GND

4-Leitertechnik

U+

IOut

U–

UM

IM



2.6.5.4 Berechnung der Temperatur

Hinweis: Falls Sie Basiskarten vom Typ ME-MUX32-M/S(Betriebsart „Single-Mux“) in Verbindung mit einer Karte derME-4600 Serie einsetzen, empfehlen wir zur einfachen Tempera-turberechnung die Funktion me4000MultiSigAIDigitToSize.

Bei Widerstandstemperatursensoren (RTDs) ändert sich derWiderstand in Abhängigkeit von der Temperatur. Um die Tempe-ratur zu erfassen, wird der von einem konstanten Messstrom her-vorgerufene Spannungsabfall gemessen. Um eine Erwärmungdes Sensors zu vermeiden, sollte ein möglichst kleiner Messstromgewählt werden. Auf dem ME-RTD8-Modul beträgt der typischeKonstant-Messstrom IM = 500µA. Aufgrund unvermeidlicher Bau-teiltoleranzen empfehlen wir bei Inbetriebnahme den tatsächli-chen Strom eines jeden Kanals mit einem hochgenauenAmperemeter (Genauigkeit besser 1µA) zu messen (sieheAbb. 25: beispielhaft für Kanal 0). Notieren Sie die gemessenenWerte für jeden Kanal und verwenden Sie diese im Folgendenzur Berechnung des Widerstands des Temperatursensors.

RM: berechneter Widerstand des Temperatursensors.

UM:gemessene Spannung zwischen U+ und U–.

IM: tatsächlicher Konstant-Messstrom (muß vom Benutzer zwi-schen IOut und GND gemessen werden - siehe oben).

V: Verstärkungsfaktor je nach Modultyp: Pt100: V=40 Pt500: V=8 Pt1000: V=4.

Die Größe R0 wird als Nennwert bezeichnet und gibt den Wider-standswert bei 0°C an. Der mittlere Temperaturkoeffizient (α)zwischen 0°C und 100°C gibt die gemittelte Widerstandsände-rung, bezogen auf den Nennwert bei 0°C an.

Sensortyp Temperaturkoeffizient α Nennwert R0

Pt100 0.4Ω/K 100,000Ω

Pt500 2,0Ω/K 500,000Ω

Pt1000 4,0Ω/K 1000,000Ω

Tabelle 5: Sensor-Kenndaten

RM

UM

IM V⋅---------------= [Formel 1]



Für einen Pt100 beträgt der Nennwert R0 = 100,000Ω. Er bewirkteinen Spannungsabfall von 50mV, der vom ME-RTD8 Modulhochgenau gemessen wird. [1]

Zur Berechnung muß man unterscheiden zwischen den Tempe-raturbereichen -200…0°C und 0…850°C.

Für den Bereich von -200…0°C gilt ein Polynom vierten Grades:

R(t) = R0(1 + A x t + B x t2 +C x (t - 100°C) x t3) [Formel 2]

Für den Bereich von 0…850°C gilt ein Polynom zweiten Grades:

R(t) = R0(1 + A x t + B x t2) [Formel 3]

…mit den Koeffizienten:

A = 3,9083 x 10-3 °C-1

B = -5,775 x 10-7 °C-2

C = -4,183 x 10-12 °C-4

Die folgende Formel gibt die Abhängigkeit des elektrischen Wi-derstandes von der Temperatur wieder. Sie gilt für Temperaturenoberhalb 0°C:

RM: berechneter Widerstand in Ω (aus Formel 1)

t: Temperatur in °C

R0, A, B: Parameter nach DIN EN 60751 ITS 90 (siehe oben)

tR0 A R0 A×( )2

4 R0 B R0 RM–( )×××–+×–

2 R× 0 B×------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------= [Formel 4]



2.6.6 Modul ME-TE8

Aufsteck-Modul zur Temperatur-Messung mit Thermoelementenvom Typ J, T, K, E, N, S, R, B nach DIN EN 60584. Der verwen-dete Sensortyp kann für jeden Kanal separat mit den JumpernJPx1…3 gewählt werden (siehe Abb 29). Zur Vergleichsstellen-kompensation befindet sich ein Sensor in unmittelbarer Nähe derKlemme STMx. Die Messung erfolgt stets differentiell in 2-Leiter-Technik.

Abb. 29: ME-TE8

Die Anschlüsse der Thermoelemente werden an STMx aufgelegt.Dabei werden jeweils die positiven Schenkel eines Thermopaa-res mit den Klemmen „U+“ und die negativen Schenkel mit denKlemmen „U–“ verbunden (ST1 bleibt unbeschaltet). UnbenutzteEingänge (U+) und (U–) an STMx sollten „kurzgeschlossen“ wer-den! Bei Bedarf kann an Signal-GND eine evtl. Schirmung ange-schlossen werden.

+8V–8V

Signal-GND

ST9(ME-2x00/3000)

ST10(ME-4000-Serie)

ST11

ST1

ME-TE8

1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3JP1 JP2 JP3 JP4 JP5 JP6 JP7 JP8

STM1

24V0V

Signal-GND

U+ U–

0 71 2 3 4 5 6

TE-Typ: Jumper gesteckt

Typ B, R, S, T: JPx1

Typ K, N: JPx2 (default)

Typ E, J: JPx3

x = Jumpernummer (1…8) = Kanalnummer + 1

Jumper…

TV

T0



Das Modul nutzt die Mux-Kanäle 0…7 für die Thermoelementeund Mux-Kanal 8 für die Messung der Vergleichstemperatur TV(Klemmentemperatur). Zur Temperaturberechnung siehe Kap.2.6.6.4 auf Seite 46.

2.6.6.1 Grundlagen Thermoelemente

Bei Thermoelementen wird der Elektronenfluß in einem elektri-schen Leiter ausgenutzt, wenn dieser sich in einem Temperatur-gefälle befindet. Man mißt nun den Spannungsunterschied, derin Größe und Richtung von der Temperaturdifferenz sowie denthermoelektrischen Eigenschaften des Leitermaterials abhängigist. Zwischen den beiden Leiterenden bildet sich eine Spannungaus, die aus dem Temperaturgradienten über der gesamten Lei-terlänge resultiert [3].

Ein störender Effekt entsteht nun beim Anschluß der Leiterendenan die Elektronik zur Signalkonditionierung (z. B.: ME-TE8). Zumeinen kann das Thermoelement grundsätzlich nur die Tempera-turdifferenz zwischen Mess- und Vergleichsstelle (Klemme) mes-sen (∆T=T0-TV), zum anderen bezieht sich die Normung (DIN EN60584) auf eine Vergleichstellentemperatur von 0°C. Da die tat-sächliche Vergleichstellentemperatur in der Regel aber hiervonverschieden ist, muß dies entsprechend kompensiert werden(sog. Vergleichsstellenkompensation).

Abb. 30: Vergleichstellenkompensation

Ist die Vergleichstemperatur TV (an der Klemme) bekannt, kannvon der gemessenen Thermospannung direkt auf die Temperaturan der Messstelle T0 geschlossen werden: Die durch die Ver-gleichstemperatur erzeugte Thermospannung wird zu der gemes-senen Spannung addiert und entspricht somit derThermospannung bezüglich einer Referenz von 0°C.

V

U–

U+

T0 TV UM



Beispiel: Die Temperatur der Messstelle betrage 200°C, die Tem-peratur an der Klemme 20°C (Vergleichstemperatur) und die ge-messene Thermospannung 9mV. Diese entspräche 180°CTemperaturdifferenz. Da die Temperatur aber gemeinhin auf 0°Cbezogen wird, muss der Wert um 20°C nach oben korrigiert wer-den [3]. Es gilt:

Hinweis: Die durch den thermoelektrischen Effekt verursachteSpannung ist sehr gering und beträgt nur wenige Mikrovolt proKelvin. Thermoelemente werden daher im Allgemeinen nicht zurMessung im Bereich von -30…+50°C verwendet, da hier der Un-terschied zur Vergleichstemperatur zu gering ist, um ein störsi-cheres Messsignal zu erhalten [3].

2.6.6.2 Linearität

Die von einem Thermoelement abgegebene Spannung ist zurTemperatur nicht linear und muss daher vom Anwender per Soft-ware entsprechend linearisiert werden. In der Praxis werdenSpannungsreihen (Linearisierungstabellen) verwendet, die nach2- bis 4-stelligen Polynomen berechnet wurden und in DIN EN60584-1 genormt sind. Sie beziehen sich sämtlich auf eine Ver-gleichstemperatur von 0°C. Meist ist die tatsächliche Vergleichs-temperatur jedoch hiervon verschieden. Die gemesseneThermospannung muß daher entsprechend korrigiert werden [3].

Beispiel: Element-Typ „J“ (Fe-CuNi), gemessene Thermospan-nung UM=15,308mV, Vergleichstemperatur TV=20°C.

• Variante A (richtig):

Vergleichstemperatur 20°C entspricht: UV = 1,019 mV

U0 = UM + UV = 15,308mV + 1,019 mV = 16,327mV entspricht einer Temperatur an der Messstelle von 300°C.

• Variante B (falsch):

Thermospannung von 15,308mV entspricht: ∆T = 282°C

T0 = ∆T + TV = 282°C + 20°C = 302°C

U0 = UM(180°C) + UV(20°C)

(Thermospannung bezogen auf 0°C)

(gemessene Spannung)

(Thermospannung der Ver-gleichstemperatur)



⇒ 300°C ≠ 302°C

Wegen der Nichtlinearität der Spannung wäre es falsch, zunächstdie der gemessenen Thermospannung zugehörige Temperatur zuermitteln und von dieser danach die Vergleichstemperatur abzu-ziehen. Stets muß von der Thermospannung zuerst die der Ver-gleichsstelle (Klemme) zugeordnete Spannung subtrahiert wer-den [3].

2.6.6.3 Grenzabweichungen

Für die Thermoelemente nach DIN EN 60584 sind drei Toleranz-klassen definiert. Sie gelten für Thermodrähte mit Durchmessernvon 0,25 bis 3 mm und betreffen den Auslieferungszustand. DieKlassen können Alterungseffekte nicht berücksichtigen, da diesesehr stark von den Einsatzbedingungen abhängen. Je nach Tole-ranzklasse gelten folgende Toleranzabweichungen (es gilt jeweilsder größere Wert) [3]:

TE-Typ Klasse Grenzabweichung

J (Fe-CuNi) Klasse 1Klasse 2Klasse 3

-40…+750°C ±0,004 · t-40…+750°C ±0,0075 · t

––

oder ±1,5°Coder ±2,5°C

––

T (Cu-CuNi) Klasse 1Klasse 2Klasse 3

0…+350°C ±0,004 · t-40…+350°C ±0,0075 · t-200…+40°C ±0,015 · t

oder ±0,5°Coder ±1,0°Coder ±1,0°C

K (NiCr-Ni) undN (NiCrSi-NiSi)

Klasse 1Klasse 2Klasse 3

-40…+1000°C ±0,004 · t-40…+1200°C ±0,0075 · t-200…+40°C ±0,015 · t


E (NiCr-CuNi) Klasse 1Klasse 2Klasse 3

-40…+900°C ±0,004 · t-40…+900°C ±0,0075 · t-200…+40°C ±0,015 · t


S (Pt10Rh-Pt) undR (Pt13Rh-Pt)

Klasse 1

Klasse 2Klasse 3

0…+1600°C ±(1+0,003 · (t-1100°C))

0…+1600°C ±0,0025 · t––

oder ±1,0°C

oder ±1,5°C––

B (Pt30Rh-Pt6Rh) Klasse 1Klasse 2Klasse 3

600…+1700°C ±(0,0025 · t)600…+1700°C ±0,005 · t

––

oder ±1,5°Coder ±4,0°C

––

Tabelle 6: Grenzwertabweichungen nach DIN EN 60584



2.6.6.4 Berechnung der Temperatur

Hinweise: Spannungsreihen (Linearisierungstabellen) finden Siein der Fachliteratur und bei Herstellern von Thermoelementenwie JUMO. Unter http://literatur.jumo.info können Sie das PDF-Dokument „Elektrische Temperaturmessung“ (FAS146) [3] ko-stenlos herunterladen. Darüberhinaus können Sie unterhttp://download.jumo.info ein praktisches Umrechnungspro-gramm namens „JUMOsens“ herunterladen. Damit können SieSpannungsreihen auch im CSV- oder Microsoft Excel-Formatexportieren.

Falls Sie Basiskarten vom Typ ME-MUX32-M/S (Betriebsart „Sin-gle-Mux“) in Verbindung mit einer Karte der ME-4600 Serie ein-setzen, empfehlen wir zur einfachen Temperaturberechnungentsprechende Utility-Funktionen des ME-iDS.

Grundsätzlich gilt folgende Vorgehensweise zur Berechnung derTemperatur in Verbindung mit dem Modul ME-TE8:

A. Erfassen der Vergleichstemperatur TV

Zur Messung der Vergleichstemperatur an der Klemme kommtein Halbleitertemperatursensor mit einem Linearitätsfaktor von10 mV/°C zum Einsatz. Die Genauigkeit im Betriebstemperatur-bereich des Moduls (0…70°C) beträgt ±3,5°C.

• In Verbindung mit ME-MUX32-M/S:Lesen Sie den Spannungswert UN von Mux-Kanal 8 der je-weiligen Kanalgruppe. Siehe Seite 62.

• In Verbindung mit ME-SIG32:Lesen Sie den Spannungswert UN von A/D-Kanal 9 bzw. 24 Ihrer Datenerfassungskarte. Siehe Seite 67.

• Die Vergleichstemperatur TV wird wie folgt berechnet:

TV gilt für alle Kanäle eines Moduls. UN bewegt sich im Bereich 2V…4,8V (entspricht 0…70°C).

• Für die spätere Berechnung muß nun in Abhängigkeit des verwendeten TE-Typs, die der Vergleichstemperatur ent-sprechende Thermospannung UV ermittelt werden:

TV

UN

0 04,------------ 50–= [Formel 5]



Suchen Sie dazu in der entsprechenden Spannungsreihe den Temperaturwert TV und lesen Sie den zugehörigen Spannungswert ab (je nach Tabelle in mV oder µV).

B. Erfassen der Thermospannung an der Messstelle

• In Verbindung mit ME-MUX32-M/S:Lesen Sie den Spannungswert UN vom gewünschten Mux-Kanal 0…7 der jeweiligen Kanalgruppe. Siehe Seite 62.

• In Verbindung mit ME-SIG32:Lesen Sie den Spannungswert UN von A/D-Kanal 0…7 bzw. 16…23 Ihrer Datenerfassungskarte. Siehe Seite 67.

• Dividieren Sie UN durch den entsprechenden Verstär-kungsfaktor V (siehe Tabelle): UM = UN/V

C. Normierung auf Vergleichstemperatur 0°C

• Da sich die normierten Spannungsreihen auf eine Ver-gleichstemperatur von 0°C beziehen, muß UV (siehe „A.“) zu UM addiert werden: U0 = UM + UV

• Suchen Sie nun in der Spannungsreihe des von Ihnen ver-wendeten Thermoelements den zu U0 nächstgelegenen Spannungswert (je nach Tabelle in mV oder µV) und lesen Sie den zugehörigen Temperaturwert in °C ab.

⇒ Damit haben Sie die Temperatur T0 am gewünschten Thermoelement ermittelt. Wiederholen Sie die Schritte „B“ und „C“ für die restlichen Kanäle.

Je nach Toleranzklasse Ihres Thermoelements gelten die inTabelle 6 genannten Grenzabweichungen nach DIN EN 60584.

Ausführliche Betrachtungen zur Messunsicherheit finden Sie inder Broschüre „Messunsicherheit einer Temperaturmesskette mitBeispielrechnungen“ von Gerd Scheller [5].

B, R, S, T K, N E, J

V = 270,270270270 V = 140,845070423 V = 107,526881720



2.6.7 Modul ME-DMS4, ME-BA4

2.6.7.1 Einführung

Das Aufsteckmodul ME-BA4 kann sehr universell zum Anschlussvon bis zu vier Wheatstone-Messbrücken eingesetzt werden.Modul ME-DMS4 ist eine angepasste Version speziell für Dehn-mess-Streifen. Sofern nicht ausdrücklich unterschieden wird, giltdie Beschreibung in diesem Kapitel für ME-BA4 und ME-DMS4gleichermaßen. Ergänzend zu diesem Handbuch empfehlen wirdie Lektüre des Whitepapers „Messbrückenverstärker für vier un-abhängige Messbrücken mit Konstantstromspeisung“ [6] auf derME-Power-DVD oder zum Download unter:www.meilhaus.com/download. In diesem PDF-Dokument fin-den Sie grundlegende Betrachtungen zu den verschiedenenBrückenvarianten und Sensortypen.

Zur Speisung der Brücken ist pro Kanal eine unabhängige Kon-stantstromquelle vorhanden. Dies ist gegenüber einer span-nungsgespeisten Messbrücke vorteilhaft, da keineLinearitätsfehler durch die Widerstandsänderung selbst entste-hen. Die Stromquelle des ME-BA4 kann die Messbrücke wahl-weise mit 1 mA, 2 mA oder 10 mA versorgen (ME-DMS4: 1 mAoder 10 mA). Es lassen sich so Brücken von 0 Ω bis 24 kΩ ver-sorgen. Die Stromquellen sind unbegrenzt kurzschlußfest. Wider-standsveränderliche Sensoren kommen in vielen Bereichen vor.Die häufigsten Einsatzgebiete sind:

• Dehnungsmess-Streifen für die Messung von Längen-änderungen

• Kraftaufnehmer

• Drucksensoren

• Hall-Sensoren, Feldplatten- und „Giant Magneto Resi-stance“ (GMR)-Sensoren zur Messung von Magnetfeldern

• Impedanzveränderliche Temperatursensoren

• Thermische Durchfluß-Sensoren

• Resistive Gassensoren

Im Zuge der Entwicklung von organischen Sensoren und solcheraus Kohlenstoff-Nanoröhrchen erweitert sich die Palette stetig.



All diese Sensoren werden entweder direkt in Brückenschaltunggefertigt oder lassen sich in Messbrücken verschalten.

2.6.7.2 Hardware-Konfiguration

Beide Module bieten vier Kanäle zum Anschluss von vollständi-gen Wheatstone-Messbrücken (siehe auch Kap. 2.6.7.4). JedeMessbrücke wird über vier Klemmen an STMx angeschlossen. Jezwei Klemmen dienen der Stromspeisung (B+, B-), die beidenanderen sind die Signaleingänge (S+, S-). Bei ungenutzten Kanä-len sind die Signaleingänge mit Signal-Masse (Signal-GND) zuverbinden – die Ausgänge für die Stromspeisung dürfen in die-sem Fall nicht beschaltet werden! Die Signalverstärker der KanäleCH1…CH4 verstärken das Brückensignal um den festen Faktor100 und geben eine bipolare Spannung im Bereich ±7,5V zurMesskarte hin aus. Die Klemmen ST1 und ST2 sind reserviert unddürfen nicht beschaltet werden. Die Anschlussbelegung entneh-men Sie bitte der folgenden Tabelle.

Die vier Brücken haben keinen gemeinsamen Bezugspunkt unddürfen untereinander nicht verbunden werden.

Die Konfiguration der vier Kanäle erfolgt mit Hilfe von Jumpern(siehe Abb. 31 auf Seite 50). Jeder Kanal ist individuell einstell-bar. Dazu ist der Jumperblock in vier gekennzeichnete Gruppenfür die Kanäle CH1…CH4 unterteilt.

Kanal Pin Funktion Kanal Pin Funktion

CH1

1 S-

CH3

9 S-

2 S+ 10 S+

3 B+ 11 B+

4 B- 12 B-

CH2

5 S-

CH4

13 S-

6 S+ 14 S+

7 B+ 15 B+

8 B- 16 B-

B+, B-: StromspeisungS+, S-: Signaleingänge

17 Signal-GND

18 Signal-GND

Tabelle 7: Steckerbelegung STMx



Abb. 31: ME-BA4 (links), ME-DMS4 (rechts)

Der Brückenstrom wird beim ME-BA4 je Kanal mit den Jumpern„1“, „2“ und „10“ gewählt und beim ME-DMS4 mit Jumper „1“ und„2“. Wenn die Messbrücke angeschlossen ist, leuchtet die zuge-hörige rote Leuchtdiode. Die Helligkeit variiert mit der gewählten

Brücken-strom

Jumper-Nr. (gesteckt)

Brückenimpedanz* Speisespannung* Us

ME-BA4 DMS4 offen gesteckt offen gesteckt

1mA 1 1 0Ω-18,5kΩ 15kΩ-25kΩ 4,8V 13,35V

2mA 2 – 0Ω-9,2kΩ 7,5kΩ-12,5kΩ 4,8V 13,3V

3mA 1+2 – 0Ω-6,1kΩ 5kΩ-8,4kΩ 4,7V 13,25V

10mA 10 2 0Ω-1,8kΩ 1,5kΩ-2,5kΩ 4,4V 13,2V

11mA 1+10 1+2 0Ω-1,6kΩ 1,4kΩ-2,3kΩ 4,4V 13,19V

12mA 2+10 – 0Ω-1,5kΩ 1,25kΩ-2,1kΩ 4,3V 13,17V

13mA 1+2+10 – 0Ω-1,4kΩ 1,2kΩ-1,9kΩ 4,2V 13,15V

*Potential-Jumper für Brückenimpedanz und korrespondierende Speisespannung ME-BA4: Jumper „U“, ME-DMS4: Jumper „3“.

Tabelle 8: Jumperbelegung

+8V–8V

Signal-GND

+8V–8V

Signal-GND

ME-BA4

1 2 10 U 1 2 10 U 1 2 10 U 1 2 10 U

CH1 CH2 CH3 CH4Jumper…

ME-DMS4

1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3

CH1CH2 CH3 CH4Jumper…

STM1

24V0V

Signal-GND

B–B+S+

S–

1

CH2CH1 CH3 CH4

STM1

24V0V

Signal-GND

B–B+S+

S–

1

CH2CH1 CH3 CH4



Stromstärke. Ein weiterer Jumper dient zur Anpassung der Strom-quelle an die Impedanz der Messbrücke. Bei sehr geringer Impe-danz steigt das Ruhepotential der Messbrücke in Bereiche, dievom Verstärker nicht mehr erfaßt werden können. Die Jumpermit der Kennzeichnung „U“ (ME-BA4) bzw. „3“ (ME-DMS4) senktin diesem Fall das Potential. Die LED kennzeichnet diese Einstel-lung mit zusätzlichem grünen Leuchten. Die Duo-LED scheintnun insgesamt gelb zu leuchten. Tabelle 8 gibt auch Aufschlußüber die möglichen Ströme und die zulässigen Impedanzberei-che bei offenem und geschlossenem Potential-Jumper. Die typi-sche Speisespannung Us der Messbrücke in Abhängigkeit vomPotential-Jumper wird für die Berechnung frei konfigurierterBrücken benötigt.

Der tatsächlich eingestellte Strom kann geringfügig abweichen.Bei Messungen mit höchster Genauigkeit ist der Strom im Arbeits-punkt zu messen. Alle Berechnungen müssen dann mit dem er-mittelten Wert erfolgen. Damit ist die Konfiguration der vollsymmetrischen Messbrücke abgeschlossen. Die Messungen kön-nen nun durchgeführt werden.

Hinweise zur Messwerterfassung und Umrechnung von Span-nungen in die Messgröße werden in dem bereits mehrfach er-wähnten Whitepaper „ME-BA4“ [6] im Kapitel „Brückensensoren“für viele Sensor-Typen gegeben. Sie finden das PDF-Dokumentauf der ME-Power-DVD oder zum Download unter:www.meilhaus.com/download.

2.6.7.3 Auswahl des Sensorelements

Die Stromquellen der beiden Module sind für ohmscheMessbrücken ausgelegt. Durch die wählbaren Ströme (sieheTabelle 8) kann ein breites Spektrum an Messbrücken eingesetztwerden. Bei der Auswahl kann diejenige Messbrücke gewähltwerden, die die besten Eigenschaften für die konkrete Anwen-dung aufweist. Der in weiten Bereichen einstellbare Brücken-strom garantiert für alle üblichen Sensoren einen Betrieb mitmaximalem Signalpegel bei minimaler Eigenerwärmung.



2.6.7.4 Wheatstonesche Brücke

Die Grundschaltung von Brückensensoren ist völlig unabhängigvon der Messgröße. Eine allgemeine Betrachtung ist daher sinn-voll, um das zugrunde liegende Prinzip zu verstehen. Die soge-nannte „Wheatstonesche Brücke“ besteht immer aus vierWiderständen.

Abb. 32: Grundschaltung Wheatstonesche Brücke

Die Messbrücke bildet einen Stromteiler. Durch den linken undden rechten Zweig fließt je ein Teil des Messstroms Ii.

Ii = Il + Ir

Die Ströme sind abhängig von den Widerstandsverhältnissen inden Zweigen.

Da die Zweige verbunden sind, ist der Spannungsabfall über bei-de gleich.

Ui ist die Betriebsspannung der Messbrücke. Bitte stellen Sie beivollständigen Messbrücken sicher, daß sie im zulässigen Bereichliegt.

Signal-GND

Ii

Il

Ir

Ua

R1

R2

R3

R4

Ui

B-

B+

S+S-

Us

Il

R1 R2+

R1 R2 R3 R4+ + +--------------------------------------------- Ii ⋅= Ir

R3 R4+

R1 R2 R3 R4+ + +--------------------------------------------- Ii ⋅=und

R1 R2+( ) Il⋅ R3 R4+( ) Ir⋅ Ui= =



Im abgeglichenen Zustand soll die Ausgangsspannung Ua zu Nullwerden.

Diese Randbedingungen lassen viele Möglichkeiten für die Wahlder Widerstände zu. Es genügt, daß die Verhältnisse in beidenZweigen gleich sind.

Zulässig ist beispielsweise die Kombination R1=500Ω, R2=1kΩ,R3=10kΩ und R4=20kΩ. Die sehr unterschiedlichen Widerständeweisen eine entsprechend stark unterschiedliche Temperaturdriftauf. In der Praxis ist eine solche Messbrücke daher nicht stabil.Der Aufbau sollte so symmetrisch wie möglich sein. Dies betrifftsowohl die Werkstoffe der Widerstände wie auch deren mecha-nische und ohmsche Größe. Ebenso ist auf eine gute thermischeKoppelung zu achten. Als Minimalanforderung sollten die Wider-stände paarweise gleich sein. R1 = R3 und R2 = R4 oder R1 = R2und R3 = R4. Dies gewährleistet oft schon hinreichende Stabilität.

Die Paarung R1 = R2 und R3 = R4 bietet sich an, wenn eine soge-nannte „Halbbrücke“ aufgebaut werden soll. Der linke Zweigwird an der Messstelle plaziert, der rechte dagegen kann auchunmittelbar am Verstärker aufgebaut werden. Eine solcheMessbrücke wird auch als „horizontal symmetrisch“ bezeichnet.

Bei der Kombination R1 = R3 und R2 = R4 kann erreicht werden,daß sehr kleine oder sehr große Widerstände betrieben werdenkönnen. Eine solche Messbrücke wird auch als „vertikal symme-trisch“ bezeichnet.

Meist werden alle vier Widerstände identisch gewählt. Im Ideal-fall ist die gesamte Messbrücke in einem Arbeitsgang aus einemeinzigen Werkstoff und auf einem gemeinsamen Substrat herge-stellt. Dies ist bei Dehnungsmessbrücken immer gegeben. Auchviele Halbleiter-Brücken bieten diese Eigenschaften. Zur Verein-fachung gehen wir im Folgenden von solchen voll symmetri-schen Brücken mit vier identischen Widerständen aus, also R1 =R2 = R3 = R4 = R. Horizontal oder vertikal symmetrische Brückenlassen sich äquivalent, jedoch aufwändiger berechnen.

Ua R1 Il⋅ R3 Ir⋅–=

R1

R2------

R3

R4------=



2.6.7.5 Berechnung der Ausgangsspannung

Brückensensoren können in vier verschiedenen Schaltungstech-niken arbeiten. Es wird unterschieden, wie viele und welche Wi-derstände veränderlich sind. Die Schaltungen mit denzugehörigen Formeln werden in folgender Tabelle kurz vorge-stellt. Es gilt:

• δ (delta): Änderung des Widerstandsverhältnisses, das für die differentielle Ausgangsspannung Ua verantwortlich ist.

• Ua: Ausgangsspannung der Messbrücke, die am Modul zwischen „S+“ und „S-“ gemessen wird.

Die Ausgangsspannung Ua wird vom Messmodul um den festenFaktor 100 verstärkt und der jeweiligen Messkarte zugeführt. Dar-aus läßt sich nun eine relative Änderung der gewünschten phy-sikalische Größe (Kraft, Druck, Temperatur, Magnetfeld, etc.)errechnen. Die Berechnung ist je nach Applikation sehr unter-schiedlich und daher nicht Gegenstand dieses Handbuchs.

Ausführliche Erläuterungen zur Berechnung der verschiedenenBrückenvarianten und Sensortypen finden Sie im Whitepaper„ME-BA4“ [6] auf der ME-Power-DVD oder unterwww.meilhaus.com/download.

Viertelbrücke

oder

Tabelle 9: Brückenvarianten, Berechnung

Ii

Ua

R'

R

R

R

Uaδ

4 δ+------------ Ii R⋅ ⋅=

δ4 U⋅ a

Ii R⋅ Ua–------------------------=



Quasi-Halbbrücke

oder

Halbbrücke

oder

Vollbrücke

oder

Tabelle 9: Brückenvarianten, Berechnung

Ii

Ua

R'

R

R

R'

Uaδ2--- Ii R⋅ ⋅=

δ2 U⋅ a

Ii R⋅--------------=

Ii

Ua

R'

R''

R

R

Uaδ2--- Ii R⋅ ⋅=

δ2 U⋅ a

Ii R⋅--------------=

Ii

Ua

R'

R''

R''

R'

Ua δ Ii R⋅ ⋅=

δUa

Ii R⋅------------=





3 ProgrammierungDie Steuerung der Multiplexer und die Einstellung der Verstär-kung erfolgt über die Digital-Ports Ihrer Messkarte. Je nach Basis-karte werden bis zu 12 digitale Ausgänge benötigt (für ME-SIG32ist keine spezifische Programmierung erforderlich). In Kombina-tion mit Meilhaus-Karten vom Typ ME-2000/2600/3000 dienenderen Leitungen DIO_0…11 von Port A zur Steuerung der Basis-karten. In Verbindung mit Karten der ME-4600-Serie werden dieDigital-I/Os DIO_A0…7 von Port A und DIO_B0…3 von Port Bverwendet. Zum Schreiben der Steuerworte verwenden Sie bittedie Digital-I/O-Funktionen aus der Funktionsbibliothek IhrerMesskarte. Bei Verwendung von optoisolierten Versionen derME-4600-Serie beachten Sie bitte den Hinweis auf Seite 8.

Nach dem Einschalten der Versorgungsspannung sind die Digi-tal-Ports der meisten Karten als Eingangsports konfiguriert, d. h.hochohmig. Um einen definierten Zustand der Digital-Leitungen0…11 zu erreichen, sind diese mit steckbaren Pulldown- (Stan-dard) bzw. Pullup-Widerständen bestückt (siehe auch Kap. 2.2auf Seite 10). Alle Basiskarten befinden sich im Grundzustand(siehe auch Kap. 3.4).

Hinweis: Falls Sie Multiplexer-Basiskarten (ME-MUX32-M/S) inder Betriebsart „Single-Mux“ oder Demultiplexer-Basiskarten(ME-DEMUX32) in Verbindung mit einer Karte der ME-4600 Serieeinsetzen, können Sie zur einfachen Programmierung und Werte-berechnung die Funktionen des ME-iDS verwenden (in Vorberei-tung). Unabhängig davon ist die direkte Programmierung wie aufden folgenden Seiten beschrieben jederzeit möglich.

Meilhaus Electronic Seite 57 Programmierung


3.1 Steuersignale Übersicht

Abb. 33: Steuersignale

Signal Beschreibung

G(D0)

ME-MUX32-M und ME-MUX32-S:Auswahl der Kanalgruppe (A, B) zur Verstärkungseinstellung

ADRx(D3…1)

ME-MUX32-M und ME-MUX32-S:Adressierung des Masters (0) bzw. der Slavekarten (1…7) zur Ver-stärkungseinstellung und zur Ansteuerung der Adress-LED.

CHx(D7…0)

ME-MUX32-M, ME-MUX32-S und ME-DEMUX32:Adressierung der Kanäle im (De-)Multiplexer-Betrieb.(Je nach Modell und Betriebsart von 0…255)

W(D8)

ME-MUX32-M und ME-MUX32-S:Daten werden mit fallender Flanke des Write-Signals übernommen. Achtung: Während des Multiplex-Betriebs darf keine fallende Flan-ke auftreten!

V(D10, 9)

ME-MUX32-M und ME-MUX32-S:Auswahl des Verstärkungsfaktors und zur Ansteuerung der Adress-LED.

R(D11)

ME-MUX32-M und ME-MUX32-S:Reset-Signal setzt die Verstärkung aller Master- und Slave-Karten auf V=1 und die Adress-LED wird ausgeschaltet.

Tabelle 10: Steuersignale

Reset (muß "1" sein)

Write (es darf keine fallende Flanke auftreten!)

Reset (lowaktiv)

Verstärkungsfaktor*

Write (Übernahme mit fallender Flanke)

Kanal-Gruppe (A=1, B=0)*

11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

V V W x x x xR GADR2…0

CH_0…15x x x CH7…01

Basiskarte (0…7)

D10 D9V=1 0 0

V=10 0 1V=100 1 0

Kon

figur

atio

nsm

odus

Bet

riebm

odus

MUX C MUX A, B

* Abweichende Funktion zurAnsteuerung der Adress-LED(siehe Kapitel "Basiskarteidentifizieren")

Ein „X“ bedeutet:Zustand des Bits an dieserStelle nicht relevant.

D

Programmierung Seite 58 Meilhaus Electronic


Wenn Sie mit Verstärkungsfaktor V=1 arbeiten wollen, kön-nen Sie mit Kapitel 3.5 Multiplexen fortfahren.

3.2 Verstärkung einstellen

Der Verstärkungsfaktor kann für jede Kanalgruppe der Basiskar-ten ME-MUX32-M und ME-MUX32-S getrennt eingestellt werden.Über die Steuer-Bits D10 und D9 können Sie zwischen den Ver-stärkungsfaktoren V=1 (standardmäßig), V=10 und V=100 wäh-len.

Die Einstellung je Kanalgruppe erfolgt in 2 Schritten:

1. Vorbereiten: Reset freigeben, Verstärkungsfaktor einstellen, Write-Signal auf „1“ setzen, Basiskarte adressieren (D3…1 bi-när codiert) und Kanal-Gruppe auswählen.

2. Übernehmen: Mit der fallenden Flanke des Write-Signals wird die Einstellung übernommen.

Im folgenden Beispiel wird Kanal-Gruppe A auf der Basiskartemit der Adresse 0 (Master) angesprochen. Es soll der Verstär-kungsfaktor V=10 eingestellt werden:

Abb. 34: Verstärkungseinstellung

Fahren Sie nun mit der Messung in der gewünschten Betriebsart„Single-Mux“ (siehe Seite 62) oder „Multi-Mux“ (siehe Seite 64)fort.

11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

0B01hex1. 1 10 1 1 x x x x 0 0 0

2. 0A01hex

D10 D9V=1 0 0

V=10 0 1V=100 1 0

Basiskarte (0…7)

Kanal-Gruppe(A=1, B=0)

1 10 1 0 x x x x 0 0 0D…



3.3 Basiskarte identifizieren

Zu Wartungszwecken etc. kann die Adress-LED der BasiskartenME-MUX32-M und ME-MUX32-S gezielt angesteuert werden. DieBits D10 und D9 müssen dazu auf „1“ gesetzt werden. Der Ver-stärkungsfaktor bleibt dadurch unverändert.

Einschalten der LED:

1. Vorbereiten: Reset freigeben, Bits D9 und D10 auf „1“ setzen, Write-Signal auf „1“ setzen, Basiskarte mit der Adresse 7 (Bei-spiel) adressieren und Bit D0 auf „1“ setzen.

2. Übernehmen: Mit der fallenden Flanke des Write-Signals wird das LED eingeschaltet.

Abb. 35: Adress-LED einschalten

Ausschalten der LED:

1. Vorbereiten: Reset freigeben, Bits D9 und D10 auf „1“ setzen, Write-Signal auf „1“ setzen, Basiskarte mit der Adresse 7 (Bei-spiel) adressieren und Bit D0 auf „0“ setzen.

2. Übernehmen: Mit der fallenden Flanke des Write-Signals wird das LED ausgeschaltet.

Abb. 36: Adress-LED ausschalten

0F0Fhex1.

Adress-LED einschalten

Basiskarte (0…7)

11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

2. 0E0Fhex1 11 1 0 x x x x 1 1 1

1 11 1 1 x x x x 1 1 1

D…

0F0Ehex1.

Adress-LED ausschalten

Basiskarte (0…7)

11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

2. 0E0Ehex1 01 1 0 x x x x 1 1 1

1 01 1 1 x x x x 1 1 1

D…



3.4 Genereller Reset

Mit Hilfe des Reset-Bits können Sie alle Master- und Slave-Karten(ME-MUX32-M/S) mit einem einzigen Steuerwort (0000hex) inden Grundzustand setzen.

Grundzustand:

• Verstärkung aller Gruppen wird auf V=1 gesetzt.

• Alle Adress-LEDs werden ausgeschaltet.

Abb. 37: Genereller Reset

Reset (lowaktiv)

11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0D…



3.5 Multiplexen

Zum Multiplexen benötigen Sie eine Master-Karte vom TypME-MUX32-M und optionale Slave-Karten (ME-MUX32-S). Überdie Digital-Leitungen D7…0 werden die Multiplexer binär codiertangesteuert. MUX A und B sind parallel geschaltet und werdenmit D3…0 angesteuert, MUX C mit D7…4 (nur für Betriebsart„Single-Mux“).

3.5.1 Betriebsart „Single-Mux“

Grundsätzlich gilt, daß der über die Digital-I/Os gewählte Ein-gangskanal (0…255) auf den einen, von Ihnen gewählten A/D-Kanal der Messkarte gelegt wird (siehe auch Kap. 2.3.8 auf Seite20). Sinnvolle Steuerworte liegen im Bereich: 0F00…0FFFhex.

*Während des Multiplex-Betriebs darf keine fallende Flanke auftreten!

Abb. 38: Multiplexer-Steuerung „Single-Mux“

In der Regel wird das Multiplexen in einer Programmschleife er-folgen. Beginnend mit Kanal 0 von Gruppe A der Master-Kartewerden alle Eingangskanäle einer Multiplexer-Kette (max.256 Kanäle) auf einen A/D-Kanal der Messkarte gemultiplext.

Prinzipielle Vorgehensweise:

Schleife: Für i=0 bis max. Kanal-Zahl-1 (FFhex)

Steuerwort = i + F00hex (Reset und Write müssen „1“ sein)

Steuerwort an Digital-Port ausgeben

Einen Wert über A/D-Kanal 0 der Messkarte erfassen (falls Master für Kanal 0 konfiguriert ist)

i um 1 erhöhen

Ende der Schleife

MUX A, BMUX C

11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0


Write*

CH_0…15x x CH7…01 xD…



Blockschaltbild „Single-Mux“

Abb. 39: Blockschaltbild „Single-Mux“

Blockschaltbild „Multi-Mux“

Abb. 40: Blockschaltbild „Multi-Mux“

16-zu-1 16-zu-1



16-zu-1 16-zu-1




A/D-Kanal (single-ended)der Messkarte

(Voreinstellung: Kanal 0)

16-zu-1

Interner Bus

Master(ME-MUX32-M)

Optional: Slave 1..7 (ME-MUX32-S)MUX C

MUX A MUX B






MUX A MUX B


A/D- oder

Multi-I/O-Karte


Signal-MasseK16 K31 Messleitungen


Signal-MasseK16 K31

16-zu-1 16-zu-116-zu-1 16-zu-1


Jeder Kanal-Gruppe wird ein analoger Eingangskanal(single-ended) der Messkarte zugeordnet (Kanal 0..15)

Interner Bus

Master(ME-MUX32-M)






MUX A MUX B






MUX A MUX B


A/D- oder

Multi-I/O-Karte




Signal-MasseK16 K31



3.5.2 Betriebsart „Multi-Mux“

Die Zuordnung der 16 Eingangskanäle einer Gruppe (max. 16Gruppen in einer Multiplexer-Kette) zu den A/D-Kanälen derMesskarte ist festgelegt (siehe auch Kap. 2.3.9 auf Seite 23). D. h.die Eingänge von Gruppe A der Master-Karte werden über A/D-Kanal 0 der Messkarte erfaßt. Je nach Ausbaustufe setzt sich diesfort bis Gruppe B von Slave-Karte 7, deren Eingänge über A/D-Kanal 15 erfaßt werden. Beachten Sie, daß alle Gruppen in derMultiplexer-Kette stets synchron auf die über die Digital-I/Os ge-wählte Kanalnummer Kx schalten. Sinnvolle Steuerworte liegenim Bereich: 0F00…0F0Fhex.

*Während des Multiplex-Betriebs darf keine fallende Flanke auftreten!

Abb. 41: Multiplexer-Steuerung „Multi-Mux“

In der Regel wird das Multiplexen in einer Programmschleife er-folgen. Beginnend mit Kanal 0 (Kx=0) werden die Eingangskanä-le gruppenweise auf den zugeordneten A/D-Kanal der Messkartegelegt (siehe oben). Dabei entspricht die Anzahl der benötigtenA/D-Kanäle der Anzahl an Gruppen in Ihrer Multiplexer-Kette (jenach Ausbaustufe bis zu 16). Bei Verwendung einer geeignetenMesskarte ist auch eine timergesteuerte Erfassung (Scan) der Ka-näle Kx einer jeden Gruppe möglich. Danach werden die Ein-gangskanäle der Multiplexer-Karten auf den nächsten Kanalweitergeschaltet (max. Kx=15) und ein neuer Scan-Vorgang kanngestartet werden.

(siehe auch Blockschaltbild auf der nächsten Seite)


MUX A, B

11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

x x x x

Write*

CH_0…15x x CH3…01 xD…




Schleife: Für i=0 bis max. „Kanal-Zahl pro Gruppe“ -1 (0Fhex)

Steuerwort = i + F00hex (Reset und Write müssen „1“ sein)


A/D-Kanal 0 bis max. 15 erfassen. Dies kann auch timerge-steuert erfolgen (Scan).

i um 1 erhöhen

Ende der Schleife



3.6 Demultiplexen

Diese Betriebsart setzt eine Basiskarte vom Typ ME-DEMUX32voraus. Wählen sie zunächst über die Digital-I/Os den Ausgangs-kanal (K0…31) der Demultiplexer-Karte auf den ausgegebenwerden soll. Sinnvolle Steuerworte liegen im Bereich: 00…1Fhex.Geben Sie anschließend über D/A-Kanal 0 Ihrer D/A- bzw. Multi-I/O-Karte die gewünschte Spannung aus.

Abb. 42: Steuerung der Demultiplexer

Die Bits D11…5 werden in dieser Betriebsart nicht benötigt.

In der Regel wird das Demultiplexen in einer Programmschleifeerfolgen. Beginnend mit Kanal 0 der Demultiplexerkarte wird derauszugebende Spannungswert von der D/A- bzw. Multi-I/O-Kar-te auf die Ausgänge der ME-DEMUX32 „gedemultiplext“.


(siehe auch Blockschaltbild auf der nächsten Seite)

Schleife: Für i=0 bis max. Kanal-Zahl-1 (1Fhex)

Steuerwort = i


Spannungswert auf D/A-Kanal 0 ausgeben

i um 1 erhöhen

Ende der Schleife

x x x CH4…0x

DEMUX A, BDEMUX C

x x x11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0D…



Blockschaltbild „Demux“

Abb. 43: Blockschaltbild „Demux“

3.7 Signalkonditionierung

Bei Einsatz der Basiskarte ME-SIG32 werden keine digitalenSteuerleitungen benötigt. Die Programmierung beschränkt sichauf die analoge Erfassung mit der von Ihnen eingesetzten Mess-karte. Die max. Abtastrate hängt von den verwendeten Aufsteck-Modulen ab (siehe Spezifikationen auf Seite 69ff).

kundenspezifische


1-zu-16 1-zu-16

kundenspezifische


1-zu-2


D/A-Kanal 0D/A- oder

Multi-I/O-Karte

K0..15

Demultiplexer(ME-DEMUX32)

DEMUX C

DEMUX A DEMUX B


Analoge AusgabeSignal-MasseK16 K31

Signal-MasseK0 K15Analoge Ausgabe

K16..31





Anhang

A Spezifikationen

Basiskarte ME-MUX32-M (Master)Analog-Eingangskanäle insgesamt 32 in 2 Gruppen (A, B) je

16 Kanäle zusammengefasstVerstärkungsfaktoren V = 1, 10, 100Genauigkeit bei V=1 typ. ±0,15% bei Vollausschlag (±10V)Genauigkeit bei V=10 typ. ±0,2% bei Vollausschlag (±1V)Genauigkeit bei V=100 typ. ±0,5% bei Vollausschlag (±100mV)Dynamische Signale V=1: max. 400kHz bei ±10V

V=10: max. 100kHz bei ±1V V=100: max. 40kHz bei ±100mV

Schaltzeiten der Multiplexer ≤ 300nsBetriebsarten „Single-Mux“: max. 256 Eingänge auf einen

A/D-Kanal multiplexen„Multi-Mux“: die 16 Kanäle einer Gruppe werden auf getrennte A/D-Kanäle gemulti-plext

Anschluß Messkarte 78poliger Sub-D-Stecker (ST9 bzw. ST10)Anschluß Versorgung 3pol. Schraubklemme (steckbar) für Span-

nungsversorgungAnschluß Signale 2 x 18pol. Klemmleisten (steckbar) Verbindung zu Slavekarten Interner Bus über 40pol. Flachbandkabel

Basiskarte ME-MUX32-S (Slave)Analog-Eingangskanäle insgesamt 32 in 2 Gruppen (A, B) je 16 Ka-

näle zusammengefasstVerstärkungsfaktoren V = 1, 10, 100Genauigkeit bei V=1 typ. ±0,15% bei Vollausschlag (±10V)Genauigkeit bei V=10 typ. ±0,2% bei Vollausschlag (±1V)Genauigkeit bei V=100 typ. ±0,5% bei Vollausschlag (±100mV)Dynamische Signale V=1: max. 400kHz bei ±10V

V=10: max. 100kHz bei ±1V V=100: max. 40kHz bei ±100mV

Schaltzeiten der Multiplexer ≤ 300nsAnschluß Versorgung 3pol. Schraubklemme (steckbar) für Span-

nungsversorgungAnschluß Signale 2 x 18pol. Klemmleisten (steckbar) Verbindung zu Master/Slavekarten

Interner Bus über 40pol. Flachbandkabel

Meilhaus Electronic Seite 69 Spezifikationen


Basiskarte ME-DEMUX32Analog-Ausgangskanäle insgesamt 32 in 2 Gruppen (A, B) je 16 Ka-

näle zusammengefasstDynamische Signale max. 2MHz bei ±10VStrom pro Ausgangskanal max. 25mADurchlaß-Widerstand < 100ΩBetriebsart D/A-Kanal auf bis zu 32 Ausgänge vertei-

lenAnschluß Messkarte 78poliger Sub-D-Stecker (ST9 bzw. ST10)Anschluß Versorgung 3pol. Schraubklemme (steckbar) für Span-

nungsversorgungAnschluß Signale 2 x 18pol. Klemmleisten (steckbar)Schaltzeiten der Multiplexer ≤ 300ns

Basiskarte ME-SIG32Analog-Kanäle 16 oder 32 je nach Anzahl der A/D-Kanäle

der eingesetzten MesskarteAnschluß Messkarte 78poliger Sub-D-Stecker (ST9 bzw. ST10)Anschluß Versorgung 3pol. Schraubklemme (steckbar) für Span-

nungsversorgung; je 16 Kanäle 18pol. steckbare Schraubklemme

Anschluß Signale 2 x 18pol. Klemmleisten (steckbar)

Spezifikationen Seite 70 Meilhaus Electronic


Aufsteck-Modul ME-Diff16Mess-Kanäle 16 differentielle KanäleME-Diff16-10V Eingangsspannungsbereich: ±10V

Eingangswiderstand: 10MΩGenauigkeit: typ. 0,3%Dynamische Signale: max. 15kHz bei ±10V

ME-Diff16-20V Eingangsspannungsbereich: ±20VEingangswiderstand: > 20MΩGenauigkeit: typ. 0,8%Dynamische Signale: max. 2,5kHz bei ±10V

ME-Diff16-50V-3,75MΩ Eingangsspannungsbereich: ±50VEingangswiderstand: 3,75MΩGenauigkeit: typ. 0,8%Dynamische Signale: max. 2,5kHz bei ±10V

ME-Diff16-50V-50MΩ Eingangsspannungsbereich: ±50VEingangswiderstand: 50MΩGenauigkeit: typ. 3,4%Dynamische Signale: max. 1kHz bei ±50V

Anschluß Signale 18pol. Klemmleiste (STMx) auf Modul zu-sammen mit 18pol. Klemmleiste (STx) auf Basiskarte

Aufsteck-Modul ME-Current16Mess-Kanäle 16 differentielle KanäleEingangsstrombereich 0..20mAEingangswiderstand 499Ω/0,1%Genauigkeit typ. 0,15%Anschluß Signale 18pol. Klemmleiste (STMx) auf Modul zu-

sammen mit 18pol. Klemmleiste (STx) auf Basiskarte



Aufsteck-Modul ME-RTD8Mess-Kanäle 8 Kanäle für Widerstandssensoren nach

DIN EN 60751Anschlußtechnik 2-Draht, 3-Draht oder 4-DrahtVerstärkungsfaktor je nach Modultyp festgelegt:

Pt100: V=40Pt500: V=8Pt1000: V=4

Sensortyp je nach Modultyp festgelegt:Pt100: R0(0°C) = 100,000Ω (α=0,4Ω/K)Pt500: R0(0°C) = 500,000Ω (α=2,0Ω/K)Pt1000: R0(0°C) = 1000,000Ω (α=4,0Ω/K)

Temperaturbereich der Sensoren -200…850°C

Konstanter Messstrom typ. 500µAGenauigkeit nach Ermittlung des tatsächlichen Messstromes:

±1°CEingangswiderstand > 200GΩAnschluss der Sensoren 18pol. Klemmleiste (STMx) auf Modul zu-

sammen mit 18pol. Klemmleiste (STx) auf Basiskarte

Aufsteck-Modul ME-TE8Mess-Kanäle 8 Kanäle für Thermoelemente nach

DIN EN 60584Anschlußtechnik 2-DrahtAnschluß Sensoren 18pol. Klemmleiste (STMx) auf ModulSensortypen J, T, K, E, N, S, R, B (Typ je Kanal per Jum-

per einstellbar)Verstärkungsfaktoren B, R, S, T: V=270,270270270

K, N: V=140,845070423E, J: V=107,526881720

Verstärkungsfehler typ. ±0,01%Linearitätsfehler typ. 3ppmEingangs-Offsetspannung typ. ±1µVEingangs-Biasstrom typ. 2,5pASensor für Vergleichsstellenkompensation: Typ Halbleitersensor (V=4) Linearitätsfaktor +10,0mV/°C Offset +500mV Genauigkeit max. ±3,5°C



Aufsteck-Modul ME-BA4Mess-Kanäle 4 unabhängige Kanäle für Wheatstone-

MessbrückenAnschlusstechnik Viertelbrücke, Quasi-Halbbrücke,

Halbbrücke, VollbrückeMessbrückeKonstant-Messstrom 1mA, 2mA, 3mA, 10mA, 11mA, 12mA,

13mA (per Jumper einstellbar)Brücken-Speisespannung mit Jumper „U“: 27,5V±0,5V ohne Jumper „U“: 18,5V±0,5VGrundgenauigkeit Brückenstrom Ii: 0,4%Mittlere relative Stromänderung (-40°C…+85°C): 71ppm/K

VerstärkerVerstärkungsfaktor V=100 (festgelegt)Zulässiges Ruhepotential -7,9V…+6VMaximales Ruhepotential (zerstörungsfrei) ±50VVerstärkungsfeher typ. ±0,01%Verstärkungsfehler (-40°C…+85°C): ±0,15%Offset-Fehler typ. ±100µVOffset-Fehler (-40°C…+85°C): ±1mVOffset-Spannungsdrift ±500nV/KBias-Strom (Ruhepotential im zulässigen Bereich): 65pAAusgangsspannung ±7,5VAnschluss der Brücken 18pol. Klemmleiste (STMx) auf Modul

Aufsteck-Modul ME-DMS4 …wie ME-BA4, jedoch mit folgenden Abweichungen:

Konstant-Messstrom 1mA, 10mA, 11mA (per Jumper einstellbar)

(Jumper für Brücken-Speisespannung ist mit Jumper „3“ bezeichnet,anstatt Jumper „U“).



Allgemeine DatenEingangsspannungsbereich 18…36V (typ. 24V)Stromverbrauch Basiskarten typ. 60 mA (ohne Aufsteckmodule)Abmessungen Basiskarte 250 x 100 mm (L x B) (ohne Montagewanne)Abmessungen Module 72 x 87 mm (L x B) Montage: incl. Montagewanne für DIN-HutschieneHöhe incl. Montagewanne ohne Module und Anschlußstecker:

67 mmHöhe incl. Montagewanne, Module und Anschlußstecker:

ca. 150 mmBetriebstemperatur 0…70 °CLagertemperatur 0…50 °CLuftfeuchtigkeit 20…55% (nicht kondensierend)

CE-ZertifizierungEG-Richtlinie 89/336/EMCEmission EN 55022Störfestigkeit EN 50082-2



B Anschlußbelegung

Verbindung zur Multi-I/O-Karte je nach verwendetem Typ:

B1 78poliger Sub-D-Stecker ST9

Anschluß für Karten vom Typ ME-2000/2600/3000 und einigeranderer Hersteller (siehe auch Tabelle 2 auf Seite 8).

Abb. 44: Belegung des 78poligen Sub-D-Steckers ST9

*Index entspricht Bitnummer der MultiSig-Steuersignale.

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40

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30

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27

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25

24

23

22

21

20

19

18

17

16

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

Signal-GND

AD_1

AD_3

AD_5

AD_7

DA_0

DA_2

PC_GND

n.c.

UP/DOWN_A

PC_GND

DIO_A1/D_1*

DIO_A3/D_3*

DIO_A5/D_5*

DIO_A7/D_7*

DIO_A9/D_9*

DIO_A11/D_11*

DIO_A13

DIO_A15

n.c.

AD_0

AD_2

AD_4

AD_6

Signal-GND

DA_1

DA_3

PWM_OUT

GATE_A

CLK_A

DIO_A0/D_0*

DIO_A2/D_2*

DIO_A4/D_4*

DIO_A6/D_6*

DIO_A8/D_8*

DIO_A10/D_10*

DIO_A12

DIO_A14

Signal-GND

Signal-GND

AD_9

AD_11

AD_13

AD_15

DA_Sense_0

DA_Sense_2

EXT_TRIG_DA

EXT_TRIG_AD

UP/DOWN_B

n.c.

DIO_B1

DIO_B3

DIO_B5

DIO_B7

DIO_B9

DIO_B11

DIO_B13

DIO_B15

n.c.

78

77

76

75

74

73

72

71

70

69

68

67

66

65

64

63

62

61

60

AD_8

AD_10

AD_12

AD_14

Signal-GND

DA_Sense_1

DA_Sense_3

EXT_IRQ

GATE_B

CLK_B

DIO_B0

DIO_B2

DIO_B4

DIO_B6

DIO_B8

DIO_B10

DIO_B12

DIO_B14

Meilhaus Electronic Seite 75 Anschlußbelegung


B2 78poliger Sub-D-Stecker ST10

Anschluß für Karten der ME-4600-Serie.

Abb. 45: Belegung des 78pol. Sub-D-Steckers ST10

*Index entspricht Bitnummer der MultiSig-Steuersignale.

Bezeichnungen in Klammern gelten in Verbindung mit optoisolierter Karte der ME-4600 Serie.

59

58

57

56

55

54

53

52

51

50

49

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47

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39

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19

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17

16

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

Signal-GND

AD_1

AD_3

AD_5

AD_7

AD_16

AD_18

AD_20

AD_22

PC_GND

DA_1

DIO_A1/D_1*

DIO_A3/D_3*

DIO_A5/D_5*

DIO_A7/D_7*

DIO_B1/D_9*

DIO_B3/D_11*

DIO_B5

DIO_B7

n.c.

AD_0

AD_2

AD_4

AD_6

AD_17

AD_19

AD_21

AD_23

DA_0

DIO_A0/D_0*

DIO_A2/D_2*

DIO_A4/D_4*

DIO_A6/D_6*

DIO_B0/D_8*

DIO_B2/D_10*

DIO_B4

DIO_B6

Signal-GND

Signal-GND

AD_9

AD_11

AD_13

AD_15

AD_24

AD_26

AD_28

AD_30

AD_TRIG_A+

DA_2

EXT_IRQ

DA_TRIG_0

DA_TRIG_2

PC_GND (DIO_GND)

OUT_0

GATE_1

CLK_1

OUT_2

PC_GND

78

77

76

75

74

73

72

71

70

69

68

67

66

65

64

63

62

61

60

AD_8

AD_10

AD_12

AD_14

AD_25

AD_27

AD_29

AD_31

AD_TRIG_A-

DA_3

AD_TRIG_D

DA_TRIG_1

DA_TRIG_3

GATE_0

CLK_0

OUT_1

GATE_2

CLK_2

Signal-GND Signal-GND

Anschlußbelegung Seite 76 Meilhaus Electronic


B3 78polige Sub-D-Buchse ST11

Alle Leitungen (mit Ausnahme von Pin 1) sind von ST9 bzw. ST101:1 auf die Buchse ST11 durchgeschleift.

Abb. 46: Belegung der 78pol. Sub-D-Buchse ST11

59

58

57

56

55

54

53

52

51

50

49

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40

39

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33

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30

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25

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23

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21

20

19

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16

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

78

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69

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64

63

62

61

60

n.c.

Signal-GND

Signal-GNDSignal-GND

Signal-GND

Signal-GND

Meilhaus Electronic Seite 77 Anschlußbelegung


C Technische Fragen

C1 Fax-Hotline

Sollten Sie technische Fragen oder Probleme haben, die auf dieKarte zurückzuführen sind, dann schicken Sie bitte eine ausführ-liche Problembeschreibung an unsere Hotline:

Fax-Hotline: (+49) (0)89 - 89 01 66-28

eMail: [email protected]

C2 Serviceadresse

Sollte bei Ihrer Karte ein technischer Defekt auftreten, wendenSie sich bitte an:

Meilhaus Electronic GmbH

Abteilung ReparaturenFischerstraße 2D-82178 Puchheim

Falls Sie Ihre Karte zur Reparatur an uns zurücksenden, legen Siebitte unbedingt eine ausführliche Fehlerbeschreibung bei!

Technische Fragen Seite 78 Meilhaus Electronic


D Literaturverzeichnis

[1] Texte und Formeln in Kapitel 2.6.5 frei nach:JUMO Typenblatt 90.6000, Seite 1.

[2] D.Weber, Elektrische Temperaturmessung - Mit Thermoele-menten und Widerstandsthermometern“, 9. Auflage, Februar 2001

[3] Texte und Tabellen in Kapitel 2.6.6 frei nach:Matthias Nau, „Elektrische Temperaturmessung - Mit Thermo-elementen und Widerstandsthermometern“, JUMO Buch-nummer: FAS 146, Februar 2003, ISBN 3-935742-06-1

[4] TC Mess- und Regeltechnik GmbH, „Handbuch zur Tempera-turmessung mit Thermoelementen und Widerstandsthermo-metern“, 2004

[5] Gerd Scheller, „Messunsicherheit einer Temperaturmesskette mit Beispielrechnungen“, JUMO Buchnummer: FAS 625, April 2003, ISBN: 3-935742-12-6

[6] Ralf Brunnert, „ME-BA4 – Messbrückenverstärker für vier un-abhängige Messbrücken mit Konstantstromspeisung“, Meilhaus Electronic Whitepaper (PDF), Juli 2009Sie finden das PDF-Dokument auf der ME-Power-DVD oder zum Download unter: www.meilhaus.com/download.

Siehe auch:

Literatur von JUMO: http://literatur.jumo.info

Software von JUMO: http://download.jumo.info

Whitepaper von Meilhaus Electronic: http://www.meilhaus.com/download

Meilhaus Electronic Seite 79 Literaturverzeichnis


Literaturverzeichnis Seite 80 Meilhaus Electronic


E Index

AAnschlußbelegung 75Aufsteck-Module 32

ME-BA4 48ME-Current16 36ME-Diff16 35ME-DMS4 48ME-Proto 34ME-RTD8 37ME-TE8 42

BBetriebsart

De-Mux 27Multi-Mux 23Signalkonditionierung 30Single-Mux 20

DDehnungsmessstreifen 48Demultiplexer-Basiskarte 26

EEinführung 5

HHalbbrücke 55Hardware-Beschreibung 10Hinweise 10Hotline 78

IIdentifikation Basiskarte 60

JJumper-Stellungen 17

LLeistungsmerkmale 6Lieferumfang 5

MMaster-Karte 12Messbrücken 49Multiplexer-Steuerung 62

Meilhaus Electronic Seite

PProgrammierung 57

Demultiplexen 66Multiplexen 62

Multi-Mux 64Single-Mux 62

Signalkonditionierung 67Verstärkungsfaktor 59

Pullup/Pulldown-Widerstände 10Q

Quasi-Halbbrücke 55R

RTDs2-Leiter-Technik 383-Leiter-Technik 384-Leiter-Technik 39Temperatur-Berechnung 40

SServiceadresse 78Signalkonditionierung

Basiskarte 29Module 32

Slave-Karte 13Spannungsversorgung 19Spezifikationen 69Standard-Ausbau 14Steckerbelegung 75Steuersignale 58

TTechnische Fragen 78Temperaturberechnung 40Thermoelemente

Grenzabweichungen 45Grundlagen 43Linearität 44Temperatur-Berechnung 46

81 Index


UUnterstützte PC-Karten 8

VVerstärkung 19Verstärkung einstellen 59Viertelbrücke 54Voll-Ausbau 15Vollbrücke 55

WWheatstonesche Brücke 52Widerstandstemperatursensoren 37

Index Seit
e 82 Meilhaus Electronic

Documents

Meilhaus Electronic Handbuch ME-MultiSig 1.6D.pdf · Rev. 1.6D Handbuch ME-MultiSig Einführung Seite 6 Meilhaus Electronic 1.2 Leistungsmerkmale Abb. 1: Analog-(De-)Multiplexer-System