MMS Machine Monitoring Systems Direction for use (GB ... · MMS Machine Monitoring Systems Direction for use (GB) / Gebrauchsanleitung (D) Converter CON 041 Date: 12.12.2006 6‘th

MMS Machine Monitoring Systems

Direction for use (GB) / Gebrauchsanleitung (D)

Converter CON 041

Date: 12.12.2006

6‘th Edition

6140-00005

Please note

In correspondence concerning this instrument, please quote type number and serial number as given onthe type plate and software version if applicable.

Bitte beachten

Bei Schriftwechsel über dieses Gerät wird gebeten, die Typennummer und die Gerätenummer wie aufdem Typenschild aufgedruckt sowie, wenn vorhanden, die Softwareversion anzugeben

Important

As this instrument is an electrical apparatus, it may be operated only by trained personnel. Maintenanceand repairs may also be carried out by qualified personnel.

Wichtig

Da das Gerät ein elektrisches Betriebsmittel ist, darf die Inbetriebnahme und Bedienung nur durcheingewiesenes Personal erfolgen. Wartung und Reparatur dürfen nur von geschultem, fach− undsachkundigen Personal durchgeführt werden.

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Direction for Use (GB) / Gebrauchsanleitung (D) Converter CON 041

1 GB Direction for use 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1 Purpose and Application 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2 Function Principle 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3 Installation and Commissioning 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3.1 Hints for installation and connection 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3.2 Inherently safe installation 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3.3 Adjustment of measuring chains at the machine 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3.4 Mutual influences of two measuring chains 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3.5 Recalibration of the converter (only necessary in special cases) 9 . . . . . . . . . . . . . . . .

1.4 Maintenance. Fault finding, Repair 10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4.1 Maintenance 10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4.2 Hints for fault finding 10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4.3 Repair 10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.5 Technical Data 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.5.1 Input 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.5.2 Supply 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.5.3 Output 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.5.4 Errors and tolerances 12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.5.5 Environmental conditions 13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.5.6 Explosion protection 13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2 D Gebrauchsanleitung 15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1 Zweck und Anwendung 15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2 Funktionsprinzip 15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3 Installation und Inbetriebnahme 16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.1 Verkabelungs− und Anschlußhinweise 16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.2 Explosionsgeschützte Installation 16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.3 Einstellung der Messkette an der Maschine 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.4 Gegenseitige Beeinflussung zweier Messketten. 18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.5 Nachkalibrierung des Konverters (nur in Sonderfällen erforderlich) 19 . . . . . . . . . . . . . .

2.4 Wartung, Fehlersuchhinweise, Reparatur 20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.1 Wartung 20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.2 Fehlersuchhinweise 20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.3 Reparatur 21 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.5 Technische Daten 21 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5.1 Eingang 21 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5.2 Speisung 21 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5.3 Ausgang 21 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5.4 Fehler und Toleranzen 22 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5.5 Umgebungsbedingungen 23 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5.6 Explosionsschutz 24 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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3 Figures / Abbildungen 25 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fig 1: Blockdiagram / Blockschaltbild 25 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Fig 2: Layout of CON 041 / Bauteileanordnung CON 041 25 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Fig 3: Characteristic of the Converter / Kennlinie des Konverters 26 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Fig 4: Shaft vibration signal, example / Wellenschwingungssignal, Beispiel 27 . . . . . . . . . . . .

Fig 5: Connection diagram, example / Anschlußdiagramm, Beispiel 27 . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Fig 6: Connection diagram for intrinsically safe installation / Anschlußdiagramm für eigensichere Installation 28 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Fig 7: CON 041 Dimensions / CON 041 Abmessungen 28 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Fig 8: Measuring arrangement for calibration / Messaufbau für Kalibrierung 29 . . . . . . . . . . . .

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Direction for use

1 GB

DIRECTION FOR USE

1.1 Purpose and Application

Sensors of type PR 6422...PR 6426 together with the CON 041 signal converters of the epromachine monitoring system form measuring chains according to the eddy current principle. Thesubsequent electronic circuits allow the measuring chains to be used for static and dynamicdistance measurements. This means that slow axial displacements and fast radial vibrations ofrotating machines can be measured. By using pulse wheels or key marks sticked on the shaft,the speed of the machine can be measured and key pulses generated.

Probes and signal converters are adjusted together and are delivered as complete measuringchains in order to achieve a maximum accuracy. For this reason it is very important that probesand converters always operate together. The type of the sensor and its serial number are markedon the type plate of the converter.

The characteristics of the measuring chain are adapted to the material mainly used forturbomachinery (reference material: 42 Cr Mo 4, according to SAE 4140). The standardadjustment of the measuring chains is generally related to this material − if necessary, othermaterials can be used for the adjustment (refer to operating manual PR 6422...PR 6426). Duringinstallation at the machine only the distance between the head of the sensor and the measuringtarget are to be adjusted. Criterion for the adjustment of the sensor is the output signal of theconverter.

The CON 041 signal converters is accommodated in a standard polyamide housing to besnapped on standard EN – mounting rails in a mounting box or protection housing. Connectionof the eddy current sensor with open cable end to the CON 041 is made by screw terminals.Supply circuits for the eddy current probe and the measuring electronic are contained in theconverter. The nominal supply voltage for the converter is –24 VDC, the nominal range of theoutput signal – proportional to the nominal measuring range of the sensor − may be set to either–4...−20V or –2...18V. With the converters for the special measuring range (CON 041/91x−xxx)the output voltage is firmly adjusted to the range −4... −20V.

Five eddy current probes are at disposal. The actual type to be used depends on the measuringrange, the available space for measuring and the environmental temperature.

1.2 Function Principle

The measuring coil of the eddy current sensors PR 6422...PR 6426 is connected to an oscillatorcircuit in the converter via a screened connection cable (see Fig 1).

The oscillator circuit generates a high frequent signal, thus resulting in a high frequent magneticfield around the tip of the eddy current probe. If this magnetic field meets a metallic target in frontof the probe, it induces high frequent currents and another magnetic field contrary to the originalone. The damping factor of the oscillator depends on the distance between transducer head andmeasuring target − the smaller the distance, the higher is the damping factor i.e. the smaller theamplitude of the oscillator signal.

The demodulator at the output of the oscillator generates a low−frequent signal from theampli−tude modulated HF– signal. The following units serve the purpose of linearization and

amplification of the signal. The output connectors OUT and ⊥ provide a signal proportional to

the actual distance between sensor head and target material.

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Direction for use

1.3 Installation and Commissioning

1.3.1 Hints for installation and connection

To ensure the electromagnetic compatibility of the eddy current measuring chain, werecommend using double screened twisted pair cable for connecting the signal converter to themeasuring amplifier. For direct connections to the converter, cables of type LiYCY–CY2x2xn mm� ..(n = 0.25...1.5 mm�) should preferably be used. Master connection cable may beany multicore cable with a corresponding cable structure. We recommend to connect the outerscreen of the cable to protective earth/measuring ground close to the measuring amplifierdirectly at the cable inlet of the control cubicle. Moreover the outer screen of the cable shouldbe connected to protective earth as often as possible i.e. at every intermediate distribution frameor cable gland.

In case that only cables of type LiYCY−CY 2x2x0,25mm� are used, the maximum cable lengthis 400m. If longer cables are used, an intermediate distributor must be set close to the converterand cables with a higher cross section used for connection to the measuring amplifier (e.g.LiYCY−CY n x 2 x 1,5 mm�).

Measuring cables have to be installed according to general standards for measuring and controlcables and, if possible, in metallic cable channels or tubes. It must be observed that themeasuring cables are arranged orthogonally.

The measuring cable from the transducer should preferably be installed by using cableprotection tubes of type MPT 064/30 or /40, which can be fitted directly to the cable glands ofthe mounting box.

1.3.2 Inherently safe installation

On the following conditions, the sensors PR 6422...PR 6426 together with the CON 041 signalconverter may be used for applications in hazardous areas for zone 1, protection class”Inherently safety” – EEx ia IIC T4:

Connection must be made according to Fig 6 e.g. via safety barriers from Stahl of type:

Supply circuit: 9001/00−280/085/101

Measuring circuit: 9001/00−280/020/101

The safety barriers must be installed outside the explosive area in cabinets or control cubicleswith protection classes of at least IP 20 according to DIN 40 050.

In order to achieve compensations of electric potentials, the connectors for protective earth(mounting screw, internally connected to pin 2) must be linked to the corresponding protectiveearth connectors within the explosive areas via a compensation line. The mounting rail for thesafety barriers has to be isolated.

The compensation line has to be rated according to VDE 0100 ’ 9 N, table 2 and ’ 21 Nb 1.1 to1.4, minimum cross section 1,5 mm� Cu. The connection terminals of these safety barriers maybe used for cables with cross sections of up to 2,5 mm�.

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The total capacity is calculated from the sum of the capacities at the sensor input (refer to section5.6. technical data), at the measuring signal output (between Out, ⊥ and screen) and at thesupply input (–24 V, ⊥ and screen). The capacity of the sensor circuit amounts to 1,2nF (cablelength ≤ 10m). Thus, the maximum permitted cable capacity between converter and safetybarriers is for protection class IIC: CL max = 49 nF and for IIB: CL max = 616 nF (wire / wireand wire / shielding). The maximum permitted line inductance between converter and safetybarriers is LLmax = 1,6 mH for IIC resp. LL max = 8 mH for IIB. The following table shows theresulting cable length l between converter and safety barrier:

Protection class: IIC IIB

• Cable LiYCY−CY 2x2x0,25 and measuring cable PT 1492/00 with C = 2 x 150nF/km Lmax = 163 m > 1000 m

• Low capacity cables C = 2 x 60nF/km, Lmax = 408 m > 1000 m e. g. Li2YCY (TP)

In case of extremely long cables between safety barriers and measuring amplifiers, the uppercut−off frequency might be reduced by the series resistor of the barrier (1510Ω) and the linecapacity:

3dB at f = 2kHz and CL = 50nF, corresponding to 330m cable length with 150nF/km

1dB at f = 2kHz and CL = 25nF, corresponding to 165m cable length with 150nF/km

!

When operating the CON 041 signal converter in hazardous areas, the con-verter must be installed stationary in a suitable enclosure. To avoid electrosta-tic discharges, friction of metallic parts at the converter housing must be avoi-ded, the housing must not be exposed to strokes or mechanical shocks andmust not be cleaned.

1.3.3 Adjustment of measuring chains at the machineConnect converter supply –24VDC (+24V to ⊥ !). Connect the sensor cable to screw terminals ofCON 041. Measure output level at pins OUT and ⊥ with a digital voltmeter.

Sensor PR 6422...PR 6425:

• Loosen the lock nut from the sensor.

• Before mounting and turning the sensor first remove the sensor cable to avoid twisting of it.

• Turn the sensor in the holder as long as the nominal distance between sensor head andmeasuring target is reached and the voltmeter indicates the desired point on thecharacteristical curve.

• For measuring shaft vibrations it is sufficient to adjust the sensor to an output value of 12Vresp. 10V ±1V.

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• For static measurements a precise adjustment to an output value is required, the sensor ispreferably set to one of the three output levels of the CON 041:

→ for symmetrical displacements around the centre point (see Fig 3, Ace) to −12V(−4...−20V) or –10V (−2... −18V) ±0,05V

→ for the measuring range minimum (= minimum distance) to – 4V (−4...−20V) resp.–2V (–2...−18V) ± 0,05V for single side movements to greater distances (Fig 3, Amin)

→ for the measuring range maximum (= maximum distance) to –20V (−4...−20V) resp.−18V (–2...−18V) ± 0,05V for single side movements to smaller distances. (Fig 3,Amax)

→ or to any other value within the measuring range when different distances in both directions must be measured.

• Fix the sensor by means of the lock nut. The maximum torque is: PR 6422: 1Nm (0,1 kpm); PR 6423: 15Nm (1,5kpm); PR 6424 and PR 6425: 100Nm (10kpm).

Sensor PR 6426:

If the distance between mounting flange and measuring target is not correct, it must be adjustedby shifting the mounting flange (refer to Fig 7 of the operating manual PR 6422...PR 6426). Inorder to achieve a precise adjustment, we recommend using a linear guided support e.g. a dovetail bearing. Special solutions for the customer’s application can be designed and produced atepro’s on request.

Adjust the distance between sensor and measuring target by shifting the support, until thecon−verter output signal has reached the required point of the characteristical curve.

• −12V (−4...−20V) or –10V (−2...−18V) ±0,05V for symmetrical displacements around thecentre point (see Fig 3, Ace)

• the measuring range minimum (=minimum distance) – 4 (− 4...−20V) or –2V (–2...−18V) forsingle sided displacements in direction to greater values (greater distances) (Fig 3, Amin)

• the measuring range maximum (=maximum distance) –20V (−4...−20V) or –18V (–2...−18V)for single sided displacements in direction to smaller values (smaller distances) (Fig 3, Amax)

• or any other value within the measuring range if different displacements in both directionsare to be measured (unsymmetrical measuring ranges)

Fix the mounting flange in the correct position and secure screws and nuts to prevent them fromgetting slack. The sensor must be mounted vertically to the measuring target.

1.3.4 Mutual influences of two measuring chains

If two eddy current measuring chains are mounted close together, it might happen that theyinfluence each other and generate invalid measuring results. This could e.g. happen with a shaftvibration measurement by using two PR 6423 sensors, mounted in an 90° angle at a shaft with≤100mm diameter, in case of measuring shaft displacements with two sensors in tandemarrangements, with cone or double cone arrangements of two sensors.

In this case the carrier frequency must be slightly shifted at one of the converters by opening linkJ1 (e.g. with side−cutting pliers). After this, the measuring chain must be calibrated anew,refer to section 1.3.5.

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1.3.5 Recalibration of the converter (only necessary in special cases)

The adjustment is made with a micrometer calibration device, refer to Fig 8.

STOP Before soldering at the converter, switch off the supply power.

!To change the output voltage range from –2...−18V to –4...−20V, link J2 mustbe opened. This action does only change the voltage range without any in-fluence on linearity or adjustment of the measuring chain.

Opening of link J1 increases the oscillator frequency of the converter by approx. 250 kHz, a newadjustment of the measuring chain according to the following description is necessary. Theposition of the components is shown in Fig 2.

Adjustment sequence for PR 6422...6424 and PR 6426:

Adjustment steps: [...] values are valid for J2 open

1. Desolder resistances R 22 (gain factor, approx. 0...10 kΩ) and R 23 (zero point, approx.10 kΩ ...200 kΩ) and connect resistance decades to these positions.

Set potmeter GAIN to centre position.Resistance R24 depends on the sensor type:PR 6422 / 6423 / 6425: 4,02 kΩ, PR 6424: 5,62 kΩ, PR 6426: 10 kΩ.

2. Set distance measuring target − sensor head to minimum gap (PR 6423: 500 μm, refer tooperating manual PR 6422...6426, section 1.3.2)

3. Set output level to −2,00V [−4,00V] with potmeter R23.

4. Set distance to half the meas. range (+ minimum gap) (PR 6423: 1500 μm)

5. Read the output voltage and calculate the difference between output voltage and−10,00V [−12,00 V]. Adjust output voltage with R 22:

→ at Uout > −10V [−12V] reduce it by twice the difference,

→ at Uout < −10V [−12V] increase it by twice the difference.

Example: Measured value (centre of the range) Adjustment value (with R 22)

Uist > −10V: −10,50V −9,50V

Uist < −10V: −9,00V −11,00V

6. Repeat steps 2...5 till optimum accuracy is reached (� 1%).

7. Set distance to full range (+ minimum gap) (PR 6423: 2500 μm)

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→ If the output voltage is −18,00V [−20,00V] (max. ± 1%), the adjustment is correct, goon with step 8.

→ If the output voltage is < −17,8V [−19,8V] repeat the adjustment with a slightly reducedminimum gap according to steps 2...6 (PR 6423: e.g. 490 μm)

→ With output voltages > −18,2V [−20,2V] repeat the adjustment with a slightly increasedminimum gap according to steps 2...6 (PR 6423: e.g. 510 μm).

8. If the distances at −2V, −10V and –18V [−4, −12 and –20V] are within the tolerances, checkthe linearity at intermediate steps –4V, −6V, −8V.... .

9. Set the distance to the full range, and note the output voltage. The resistance values for R22and R23, found with the decades, must now be soldered as fixed resistors.

After the resistors have cooled down, set the output voltage with potmeter GAIN to the value justnoted.

10. Check the linearity according to step 8.

1.4 Maintenance. Fault finding, Repair

1.4.1 Maintenance

During operation, sensors and converter do not require any maintenance. High sophisticatedmaterials and a rugged construction ensure undisturbed operation and a long life time.

1.4.2 Hints for fault finding

For quick fault finding we recommend the provisional connection of an identical sensor to theconverter. If the head of the sensor is moved to a metallic target, the output voltage of theconverter must change from approx. −20V [−18V] to –4V [−2V].

In case the converter input is open or short−circuit, the output voltage should amount to approx.0.3V. The open converter input does not show any supply voltage or supply frequency.

Eddy current sensors consist of a low−impedance coil, i.e. with a resistance measurement it isonly possible to detect a break of the cable. A detection of short−circuits or defective coils is notpossible. The cable screen must be isolated. One possible error source could be a missing orincorrect shrinkage tube at the adapter between sensor and connection cable (at the protectiontube cable in the protection sleeve).

1.4.3 Repair

Due to a compact design and the high reliability, it is not intended to repair the signal converters.In case of defects, the signal converters must be replaced. In this case it is recommended toreturn the sensor to the factory to get a precise adjustment for the measuring chain with the newconverter. If this should be not possible, all information stated on the type plate of the convertertogether with the exact type of converter and sensor and the exact material designation of themeasuring target must be defined.

The typical exchange error with substitution of the sensor or converter including an internalreference alignment at epro averages 1.5% − 2%. Epro assures a maximum exchange error of5% related to the measuring range final value.

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1.5 Technical Data

Only specifications with tolerances are guaranteed. Data without tolerances are not guaranteedand are only for information purposes. If not stated otherwise, the specifications are valid for thenominal supply voltage –24V.

1.5.1 Input

Connection for eddy current sensors screw terminals for connection of epro sensorsPR 6422.... PR 6426.

1.5.2 Supply

Supply voltage range: −23 ... –32V for output voltage range −4..−20V

−21 ... –32V for output voltage range −2..−18V

−18 ... –21V with reduced output voltage range

Nominal supply current: < 15 mA, with 10kΩ load resistance

Reverse connect protection: Reverse connect protection of all 3 terminals

(common, output, −24V)

Nominal operating frequency: approx. 1,25 MHz

De−adjustment of oscillator for adjacent arrangement of sensors: open link J1 (delivery state:closed)

1.5.3 Output

d.c. voltage with superimposed ac signal corresponding to shaft vibration or displacement.

Open−circuit and short−circuit proof.

Output voltage range: J2 closed: −2... – 18V (delivery state),

J2 open: −4... – 20V,

adjusted with 100kΩ load resistance

− Limit range −1...−22V (at –24V supply voltage)

Nominal frequency range: 0...20 kHz (–3dB) with C – load = 10 nF

0...15 kHz (−3dB) with C – load = 20 nF

Rise time: < 15 μs, with C − load = 1 nF

Output impedance: approx. 100 Ω

Load resistance: nominal value 100kΩ (for R=10kΩ, error <1%)

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1.5.4 Errors and tolerances

Error of gain factor <1% range 0...1000 Hz and with C − load < 20 nF

Supply voltage response

of output signal: < 20 mV/V

Long term drift 0,3% max. (in range: −30...+70°C)

Temperature response:

− on the average output signal: < 200 mV / 100 K (in range: −30...+70°C)

− on the gain factor: < 2 % / 100 K (in range: −30...+70°C)

Interferences < 10mVrms with 1 nF C − load

Calibration with soldered resistors and potmeters in the converteran adjustment on several sensor types and targetmaterials is possible. The adjustment is made at thefactory, but may be made by the customer or by aservice engineer on site if special adjustment tools areavailable. The adjustment procedure is described inchapter 1.3.5.

Errors of the measuring chain

These error definitions are related to the nominal measuring range (reference value). Linearityerrors are defined as deviations from the linear curve, crossing the –12V value and whichgradient is defined by the nominal sensitivity.

Absolute linearity error with sensor:

PR 6422 �1,5%;

PR 6423 �1%

PR 6424 �1,5%

PR 6425 �0...−6%

PR 6426 �1,5%

Absolute Linearity errors for extended measuring ranges (CON 041/91x−xxx):

Sensor type / Meas. ranges CON−version Linearity error GAP

PR 6422 MB: 1,5 mm

PR 6423 MB: 3,0 mm

PR 6423 MB: 4,0 mm

PR 6424 MB: 6,0 mm

PR 6424 MB: 8,0 mm

PR 6424 MB: 10,0 mm

PR 6425 MB: 4,0 mm

PR 6425 MB: 6,0 mm

PR 6425 MB: 8,0 mm

PR 6425 MB: 10,0 mm

PR 6426 MB: 12,0 mm

PR 6426 MB: 16,0 mm

PR 6426 MB: 20,0 mm

PR 6426 MB: 24,0 mm

912 – 015

913 – 030

913 – 040

914 – 060

914 – 080

914 – 100

915 – 040

915 – 060

915 – 080

915 – 100

916 – 120

916 – 160

916 – 200

916 – 240

±2,00 %

±1,50 %

±2,00 %

±1,00 %

±1,50 %

±2,00 %

±1,50 %

±2,00 %

±3,00 %

±4,00 %

±1,50 %

±2,00 %

±2,50 %

±3,50 %

0,60 mm

0,80 mm

1,00 mm

0,70 mm

0,70 mm

0,60 mm

1,00 mm

1,00 mm

1,00 mm

1,00 mm

1,50 mm

1,50 mm

1,50 mm

1,50 mm

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Direction for use

1.5.5 Environmental conditions

Temperatures:

− Reference value +23°C

− Nominal operating range −30 ... +100°C

− Limit range for operating −40 ... +105°C, only for non−Ex−i applications

− Storage and transport −40 ... +105°C

Humidity 0...95%, non condensing

Vibration 10...60 Hz with a = 0,35 mm

according to IEC 68−2−6 60...150 Hz with 5 g constant

Shock 40 g for 6 ms according to IEC 68−2−29

CE – compatibility Test according to:EN 55011(1998) & A1(1999) & A2(2001) (emitted interference) EN 61362(1997) & A1(1998) & A2(2001) & A3(2003)(interference resistance)

Housing

− dimensions (mm) see Fig 7

− material Polyamide PA6.6

− protection class IP 20

Weight 60g net weight

1.5.6 Explosion protection

For connection to intrinsic safe electric circuits and for the use in hazardous areas the CON 041,signal converters are tested and certified for:

Explosion protection class Intrinsic safety

Identification: II 2 G, EEx ia IIC T3, Ta < 99°C

II 2 G, EEx ia IIC T4, Ta < 67°C

EC−design test certificate: EU standard 94/9/EG ( PTB 03 ATEX 2151 )

Standards: DIN EN 1127−1 Explosion protection − part 1, DIN EN 50014 −General conditions, DIN EN 50 020 − Intrinsicsafety ” i ”

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Direction for use

Electrical Data:

Output and supply circuits: with explosion protection class ”Intrinsic safety” only forconnection to certified circuits with the followingmaximum values:

Terminals − 24V, output and ⊥ open−circuit voltage: U = −28 V

Sum of the short−circuit currents: ΣIi = 140 mA

Sum of powers: ΣPi = 1 W

Effective internal capacity

and inductance: Ci � 30 nF, Li � 0,01 mH

Sensor circuit: in protection class ”Intrinsic safety” only for connectionof sensors, which do not exceed the total maximumcapacities and inductances (including connectioncable).

Capacities and inductances of the sensors including connection and extension cable.

Sensor: Capacity Inductance

PR6422..6426 with 4m cable � 450 pF � 25 μH

extension of cable per meter +110 pF not relevant

Installation: refer to section 1.3.2, Fig 6

Connection of circuits via safety barriers of e.g. company Stahl, Künzelsau

Supply circuit: Type 9001/00−280/085/101

Measuring circuit: Type 9001/00−280/020/101

The safety barriers must be installed outside the hazardous area in cabinets or control cubicleswith protection classes of at least IP 20 according to DIN 40 050.

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2 D GEBRAUCHSANLEITUNG

2.1 Zweck und Anwendung

Der Konverter CON 041 bildet zusammen mit einem der Aufnehmer PR 6422 ....PR 6426 eineMesskette nach dem Wirbelstromprinzip zur berührungslosen Abstandsmessung im epro –Maschinenüberwachungssystem. Mit der zugehörigen Folgeelektronik eignen sich dieMessketten sowohl für statische als auch für dynamische Abstandsmessungen, d.h. es könnenz. B. langsame axiale und radiale Verlagerungen ebenso wie schnelle Radialschwingungen undan rotierenden Maschinen gemessen werden. Mit Hilfe eines Polrads oder entsprechenderWellenmarke können auch Impulse zur Drehzahl− oder Key – Messung erfaßt werden.

Um eine hohe Messgenauigkeit zu erreichen werden aufeinander abgeglichene Messketten ge-liefert und als Einheit betrachtet. Es ist deshalb darauf zu achten, dass der Aufnehmer und derzugehörige Messkonverter zusammenbleiben. Aufnehmertyp, −seriennummer und das Mate-rial, auf das die Messkette abgeglichen ist, sind auf dem Typenschild des Konverters vermerkt.

Die technischen Daten der Messkette wurden den im Turbomaschinenbau üblichen Werkstof-fen angepasst (Referenzmaterial: 42 Cr Mo 4, entspr. SAE 4140). Auf dieses Material beziehtsich der Standardabgleich von Aufnehmer und Messkonverter, auf andere Materialien kann aufAnfrage abgeglichen werden (siehe Gebrauchsanleitung PR 6422...26). An der Maschine istim Normalfall lediglich der Abstand zwischen Aufnehmerstirnfläche und Messobjekt einzustel-len. Die Einstellung wird durch Messung der Konverterausgangsspannung vorgenommen.

Der Konverter CON 041 ist in einem Standard Polyamid Gehäuse untergebrachtund kann aufdie handelsüblichen EN – Tragschienen aufgeschnappt werden. Für industrielle Anwendungenmuß er in einem Schutzgehäuse installiert werden. Zum Anschluss des Aufnehmers (ohneLEMO – Stecker) sowie des Kabels zum Messverstärker dienen Schraubklemmen. Im Konver-ter enthalten ist die zur Speisung und Messsignalwandlung nötige Elektronik. Die Speisespan-nung für die Konverter beträgt nominal −24 V DC. Der Bereich der Ausgangsspannung propor-tional zum Nennmessbereich des jeweils angeschlossenen Aufnehmers kann wahlweise auf−4V...−20 V oder –2V...−18 V eingestellt werden. Bei den Konvertern für die Sondermessbe-reiche (CON 041 / 91x−xxx) ist die Ausgangsspannung fest auf den Bereich −4...−20V einge-stellt.

Es stehen fünf Wirbelstromaufnehmertypen zur Verfügung. Der zu verwendende Typ richtet sichnach dem Messbereich, der zur Verfügung stehenden Messspur und gegebenenfalls der maxi-malen Umgebungstemperatur.

2.2 Funktionsprinzip

Die jeweils in den Aufnehmern PR 6422 ... PR 6426 enthaltene Messspule wird über Aufnehmer-leitung und ggf. Verbindungskabel mit der im Konverter (Messumformer) enthaltenen Oszilla-torschaltung zu einem Schwingkreis verbunden (siehe Fig 1).

Das hochfrequente Oszillatorsignal in der Spule erzeugt um den Aufnehmerkopf herum ein ma-gnetisches Wechselfeld gleicher Frequenz. Durchsetzt dieses Magnetfeld ein der Spule gegen-überliegendes metallisches Objekt, so werden in diesem Wirbelströme induziert. Die Wirbel-ströme erzeugen ein Magnetfeld, das dem erregenden entgegengesetzt ist. Hierdurch wird demSpulenfeld Energie entzogen, es wird gedämpft. Je näher das Material an die Spule herange-führt wird, desto größer ist die Dämpfung, d.h. desto kleiner die Amplitude der Oszillatorschwin-gung.

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Der Demodulator erzeugt aus der amplitudenmodulierten Hochfrequenzschwingung ein nieder-frequentes Signal, das im Tiefpassfilter von der Trägerfrequenz befreit, in den Folgestufen li-niearisiert und auf den angegebenen Signalpegel verstärkt wird. An den AusgangsklemmenOUT und ⊥ ist damit ein Messsignal verfügbar, das proportional dem augenblicklichen Abstandzwischen Aufnehmer und Messobjekt ist.

2.3 Installation und Inbetriebnahme

2.3.1 Verkabelungs− und Anschlußhinweise

Um die EMV−Festigkeit der Wirbelstrom−Messkette zu gewährleisten, wird die Verwendung ei-nes doppelt geschirmten, paarweise verseilten Kabels zur Verbindung des Konverters mit demMessverstärker empfohlen. Für die direkte Zuleitung zum Konverter ist vorzugsweise der Kabel-typ LiYCY−CY 2x2xn mm� ..(n = 0.25...1.5 mm�) zu verwenden, als Stamm−Messleitung kannein vielpaariges Kabel mit entsprechendem Aufbau verwendet werden. Als Standard wird emp-fohlen, den äußeren Schirm des Kabels auf der Messverstärker−Seite direkt am Eingang desSchaltschrankes − bzw. Gehäuses auf Betriebserde (Schrankmasse /Schutz− bzw. Schir-merde) zu legen. Außerdem ist die Außenschirmung so oft wie möglich auf dem Leitungswegmit der Betriebserde zu verbinden, d.h. bei jeder Zwischenverteiler − Verschraubung, Wand-durchführung etc.

Bei ausschließlicher Verwendung des Kabels LiYCY−CY 2x2x0,25 mm� beträgt die maximaleLeitungslänge 400 m, bei längerem Wegen sind Kabel mit größerem Querschnitt (z.B. LiYCY−CY n x 2 x 1,5 mm�) für die Verbindung zum Verstärker zu verwenden.

Die Messkabel sind entsprechend den allgemeinen Regeln für Mess− und Steuerkabel separatvon Stromversorgungsleitungen möglichst in metallischen Kabelkanälen oder Rohren zu verle-gen. Auf orthogonale Leitungsführung ist zu achten.

Das Aufnehmerkabel kann vorzugsweise durch einen Schutzschlauch MPT 064/30 oder /40geschützt werden, der direkt an die Kabelverschraubung des Schutzgehäuses geschraubt wird.

2.3.2 Explosionsgeschützte Installation

Die Aufnehmer PR 6422 ... PR 6426 mit dem Konverter CON 041 dürfen unter folgenden Bedin-gungen in explosionsgefährdeten Bereichen der Zone 1 in Schutzart ”Eigensicherheit” – EExia IIC T4 − eingesetzt werden:

Anschluss gemäß Fig 6 über je eine Sicherheitsbarriere zum Beispiel mit den Barrieretypen derFa Stahl:

Versorgungsstromkreis: Typ 9001/00−280/085/101Messstromkreis: Typ 9001/00−280/020/101

Die Sicherheitsbarrieren müssen außerhalb des explosionsgefährdeten Bereichs in Gehäusenoder Messschränken untergebracht werden, die mindestens der Schutzart IP 20 nach DIN 40050 entsprechen.

Zur Erzielung des Potentialausgleichs müssen die Schutzleiteranschlüsse ( Befestigungsbol-zen, intern mit Klemme 2 leitend verbunden) über eine Potentialausgleichsleitung mit den ent-sprechenden Schutzleiteranschlüssen innerhalb des explosionsgefährdeten Bereichs verbun-den werden. Die Montageschiene für die Sicherheitsbarrieren soll isoliert errichtet werden.

Page 17


Die Potentialausgleichsleitung ist nach VDE 0100 ’ 9 N, Tafel 2 und ’ 21 Nb 1.1 bis 1.4 zu bemes-sen: Mindestquerschnitt 1,5 mm� Cu. Die Anschlußklemmen dieser Sicherheitsbarrieren fassenLeiterquerschnitte bis 2,5 mm�.

Die Gesamtkapazität wird aus der Summe der Kapazitäten am Sensoreingang (siehe techn. Da-ten Abschn. 2.5.6), am Messausgang (zwischen Out, ⊥ und Schirm) sowie am Speiseeingang(–24 V, ⊥ und Schirm) berechnet. Die Kapazität des Sensorkreises beträgt max. 1,2 nF (Kabel-länge ≤ 10 m). Die maximal zulässige Gesamtleitungskapazität der Verbindungsleitungen zwi-schen Konverter und Sicherheitsbarrieren beträgt damit für die Explosionsgruppe IIC: CL max= 49 nF und für IIB: CL max = 616 nF (Ader gegen Ader und Ader gegen Schirm). Die zulässigeLeitungsinduktivität der Verbindungsleitungen zwischen Konverter und Sicherheitsbarrierenbeträgt LL max = 1,6 mH für IIC bzw. LL max = 8 mH für IIB. Für die folgenden Kabeltypen ergibtsich daraus die zulässige Leitungslänge I zwischen Sicherheitsbarriere und Signalumformer:

Explosionsgruppe: IIC IIB

• Kabel LiYCY−CY 2x2x0,25 und Messleitung PT 1492/00 mit C = 2 x 150nF/km Lmax = 163 m > 1000 m

• Leitungen niedriger Kapazität C = 2 x 60nF/km, Lmax = 408 m > 1000 m z.B. Li2YCY (TP)

Bei sehr langen Leitungen zwischen Sicherheitsbarrieren und Messverstärker kann durch denLängswiderstand der Sicherheitsbarriere (1510Ω) und durch die Leitungskapazität die obereGrenzfrequenz herabgesetzt werden:

3dB bei f = 2kHz und CL = 50nF, entsprechend 330m Leitung mit 150nF/km

1dB bei f = 2kHz und CL = 25nF, entsprechend 165m Leitung mit 150nF/km

!

Beim Betrieb des Signalkonverters CON 041 in explosionsgefährdeten Berei-chen ist ist eine feste Installation in einem geschlossenem Gehäuse erforder-lich. Zur Vermeidung von elektrostatischen Entladungen darf das Gehäusekeinen Schlägen oder Stößen ausgesetzt werden und nicht gereinigt werden.Reibung von metallischen Teilen am Gehäuse sind zu vermeiden.

2.3.3 Einstellung der Messkette an der Maschine

Konverterspeisung −24V DC (+24V an ⊥ ) anschließen. Aufnehmerkabel am CON 041 an-schliessen. Digitalvoltmeter an Klemmen OUT und ⊥ anschließen.

Aufnehmer PR 6422...PR 6425:

• Die Aufnehmer Kontermutter lösen.

• Zum Drehen des montierten Aufnehmers das Aufnehmerkabel lösen um Kabelverdrehun-gen zu vermeiden.

• Durch Drehen des Aufnehmers im Halter den Nennabstand zwischen Aufnehmer und Mes-sobjekt so einstellen, dass das Ausgangssignal den gewünschten Kennlinienpunkt erreicht.

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• Zur Wellenschwingungsmessung ist es ausreichend, den Aufnehmer auf ein Ausgangssi-gnal von 12V bzw. 10V ±1V einzustellen.

• Bei statischen Messungen ist ein genauer Abgleich auf eine Ausgangsspannung erforder-lich, vorzugsweise wird der Aufnehmer auf eine der drei Ausgangspannungen des CON 041eingestellt:

→ für symmetrische Bewegungen um den Bereichsmittelpunkt (s. Fig 3, Ace) auf −12V(−4...−20V) bzw. –10V (−2...−18V) ±0,05V

→ für den unteren Messbereichsendwert (= Minimalabstand) auf –4V (−4...−20V) bzw.–2V (–2...−18V) ±0,05 V für einseitige Bewegung nach höheren Werten (größerer Ab-stand) (Fig 3, Amin)

→ den oberen Messbereichsendwert (= Maximalabstand) –20V (−4...−20V) bzw. –18V(–2...−18V) ±0,05V für einseitige Bewegung nach geringeren Werten (kleinerer Ab-stand) (Fig 3, Amax)

→ oder einen anderen Wert innerhalb des Messbereichs wenn verschieden große Be-wegungen in beiden Richtungen zu messen sind.

• Aufnehmer durch Kontern mittels der Kontermutter festsetzen. Maximales Drehmoment:PR 6422: 1Nm (0,1 kpm); PR 6423: 15Nm (1,5kpm); PR 6424 und PR 6425: 100Nm (10kpm)

Aufnehmer PR 6426:

Der Abstand zum Messobjekt muss durch Verschieben der Aufnehmerhalterung eingestellt wer-den, sofern die Befestigungsfläche des Aufnehmers nicht genau die richtige Entfernung zumMessobjekt hat (siehe Fig 7 der Gebrauchsanleitung PR 6422...6426). Um eine genaue Einstel-lung vornehmen zu können, wird eine Halterung mit Linearführung (z. B. Schwalbenschwanz-führung) empfohlen, applikationsbezogene Lösungen können auf Anfrage bei epro konstruiertund gefertigt werden.

Durch Verschieben des Aufnehmers mit Halterung den Nennabstand zwischen Aufnehmer undMessobjekt so einstellen, dass das Ausgangssignal den gewünschten Kennlinienpunkt erreicht:

• −12V (−4...−20V) bzw. –10V (−2...−18V) ±0,05V für symmetrische Bewegungen um den Mit-telpunkt (s. Fig 3, Ace)

• den unteren Messbereichsendwert (= Minimalabstand) –4 (−4...−20V) bzw. –2V (–2...−18V)

für einseitige Bewegung nach höheren Werten (größerer Abstand) (Fig 3, Amin)

• den oberen Messbereichsendwert (=Maximalabstand) −20V (−4...−20V) bzw. –18V (–2...−18V) für einseitige Bewegung nach geringeren Werten (kleinerer Abstand) (Fig 3, Amax)

• oder einen anderen Wert innerhalb des Messbereichs wenn verschieden große Bewegun-gen in beiden Richtungen zu messen sind (unsymmetrische Messbereiche).

In der richtigen Position den Halter gut festsetzen. Schrauben bzw. Muttern gegen losrütteln si-chern. Der Aufnehmer muss senkrecht zur Messobjektoberfläche stehen.

2.3.4 Gegenseitige Beeinflussung zweier Messketten.

Sind zwei Wirbelstromaufnehmer dicht beieinander montiert, so können sich diese gegenseitigbeeinflussen und fehlerhafte Messwerte liefern. Dieses kann z.B. der Fall sein bei einer Wellen-schwingungsmessung mit zwei PR 6423 Sensoren unter 90° an einer Welle mit einem Durch-messer ≤100mm, oder bei Wellenverlagerungsmessungen mit Aufnehmern in Tandemanord-nung, bei Kegel− und Doppelkegelmessung.

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In diesem Fall ist zur Änderung der Trägerfrequenz bei einem der beiden Konverter die BrückeJ1 zu öffnen (z.B. mit Seitenschneider trennen). Die Messkette muss daraufhin nachkali-briert werden, siehe Abschn. 2.3.5.

2.3.5 Nachkalibrierung des Konverters (nur in Sonderfällen erforderlich)

Der Abgleich erfolgt mittels einer Messeinrichtung mit Mikrometer entsprechend Fig 8.

STOP

Löten am Konverter nur bei ausgeschalteter Speisespannung.

!Zum Ändern des Ausgangsspannungsbereichs von −2....−18V auf −4....−20Vdie Drahtbrücke J2 öffnen. Die Linearität wird dadurch nicht beeinträchtigt, einNeuabgleich ist nicht erforderlich.

Das Öffnen von Drahtbrücke J1 erhöht die Oszillatorfrequenz des Konverters um ca. 250kHz,eine Nachkalibrierung der Messkette entsprechend folgender Anweisung wird damit erforder-lich. Die Lage der Bauteile ist aus Fig 2 ersichtlich.

Abgleichfolge für PR 6422...6424 und PR 6426:

Abgleichschritte: [...] Werte für J2 offen

1. Widerstände R 22 (Verstärkung, ca. 0...10kΩ ) und R 23 (Nullpunkt, ca. 10kΩ ...200kΩ) hoch-löten und je eine Widerstandsdekade anschließen.Potentiometer GAIN auf ca. Mittelposition einstellen.Widerstand R24 ist abhängig vom Sensortyp:PR 6422 / 6423 / 6425: 4,02kΩ, PR 6424: 5,62kΩ, PR 6426: 10kΩ.

2. Abstand Messmaterial − Aufnehmerkopf auf Grundluftspalt einstellen (PR 6423: 500μm,siehe Gebrauchsanleitung PR 6422...6426, Abschn. 2.3.2)

3. Mit R 23 Ausgangsspannung auf −2,00V [−4,00V]einstellen.

4. Abstand auf halben Messbereich (+ Grundluftspalt) einstellen (PR 6423: 1500μm)

5. Ausgangsspannung ablesen und Differenz zu −10,00 V [−12,00V] errechnen.

Mit R 22 die Ausgangsspannung

→ bei Uaus > −10V [−12V] um die 2 fache Differenz verringern,

→ bei Uaus < −10V [−12V] um die 2 fache Differenz erhöhen.

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Beispiel: Istwert (bei halbem Messbereich) Einstellwert (mit R 22)

Uist > −10V: −10,50V −9,50V

Uist < −10V: −9,00V −11,00V

6. Abgleichschritte 2...5 wiederholen bis eine optimale Genauigkeit erreicht ist (� 1%).

7. Abstand auf vollen Messbereich (+ Grundluftspalt) einstellen (PR 6423: 2500μm)

→ Beträgt die Ausgangsspannung −18,00V [−20,00V] (max. ± 1%) ist der Abgleich kor-rekt, weiter mit Schritt 8.

→ Bei Ausgangsspannung < −17,8V [−19,8V] den Abgleich mit minimal verringertemGrundluftspalt gemäß Schritt 2...6 wiederholen (PR 6423: z.B. 490μm)

→ Bei Ausgangsspannung > −18,2V [−20,2V] den Abgleich mit minimal vergrößertemGrundluftspalt gemäß Schritt 2...6 wiederholen (PR 6423: z.B. 510μm).

8. Wenn die Abstände bei −2V, −10V und −18V [−4, −12 und −20V] innerhalb der Toleranz sind,die Linearität bei den Zwischenwerten −4V, −6V, −8V.... prüfen.

9. Abstand auf vollen Bereich stellen, Ausgangsspannung notieren. Die mit den Dekaden ermit-telten Werte für R 22 und R23 als Festwiderstand einlöten.

Nach Abkühlung der Lötung mit Poti GAIN die Ausgangsspannung auf den notierten Wert ein-stellen.

10. Linearitätsmessung gemäß Schritt 8. kontrollieren.

2.4 Wartung, Fehlersuchhinweise, Reparatur

2.4.1 Wartung

Aufnehmer und Konverter benötigen während des Betriebs keinerlei Wartung. HochwertigeWerkstoffe und robuste Konstruktion gewährleisten einen störungsfreien Betrieb und lange Le-bensdauer.

2.4.2 Fehlersuchhinweise

Zur schnellen Fehleranalyse empfiehlt sich der provisorische Anschluß eines Aufnehmers glei-chen Typs an den Konverter. Wird der Aufnehmerkopf an ein Metall (z.B. Stahl) herangeführtso muß sich die Ausgangsspannung von ca. −20V [−18V] nach −4V [−2V]) ändern.

Bei offenem oder kurzgeschlossenem Konvertereingang beträgt die Ausgangsspannung ca.0,3V. Es ist keine Aufnehmerspeisespannung oder −frequenz am unbelasteten Konverterein-gang messbar.

Die Wegaufnehmer enthalten eine niederohmige Spule, d.h. bei einer Widerstandsmessungdes Aufnehmers kann nur eine Unterbrechung festgestellt werden, eine Indikation auf Kurz−oder Feinschluß ist nicht möglich. Die Kabelabschirmung muß isoliert sein. Eine Fehlerquellekann z.B. eine fehlende oder unkorrekte Schrumpfschlauchisolierung der Kupplung zwischenAufnehmer− und Verbindungskabel sein (bei Schutzschlauchkabel unter der Schutzhülse).

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2.4.3 Reparatur

Auf Grund der kompakten Bauweise und der großen Zuverlässigkeit ist die Instandsetzung vonKonvertern nicht vorgesehen. Bei Ausfall ist dieser auszutauschen. Dabei ist es empfehlens-wert, den zugehörigen Aufnehmer mit einzusenden um einen präzisen Abgleich vornehmen zukönnen. Ist dieses nicht möglich, so sollten bei der Bestellung des zu ersetzenden Konvertersalle Daten auf dem Typenschild wie die genaue Typenbezeichnung von Konverter und Aufneh-mer und die Materialdaten des Messobjekts angegeben werden.

Der typische Austauschfehler bei Ersatz des Sensors oder Konverters beträgt nach internemReferenzabgleich 1,5% − 2%. Epro sichert einen maximalen Austauschfehler von 5% bezogenauf den Messbereichsendwert zu.

2.5 Technische Daten

Nur Angaben mit Toleranzen oder Grenzwerten sind garantierte Daten. Daten ohne Toleranzen− bzw. ohne Fehlergrenzen − sind informative Daten und werden nicht garantiert.

Sofern nicht anders angegeben, gelten die Angaben bei Nennspeisespannung –24V

2.5.1 Eingang

Anschluss für Wirbelstromaufnehmer Klemmen zum Anschluss der epro AufnehmertypenPR 6422 ... PR 6426 mit offenem Kabelende.

2.5.2 Speisung

Versorgungsspannungsbereich: −23 ... −32V für Ausgangsspannungsbereich −4 ...−20V

−21 ... −32V für Ausgangsspannungsbereich −2 ...−18V

−18 ... −21V mit verringertem Ausgangsspannungsbe-reich

Nennstrom: < 15mA, bei Belastungswiderstand = 10KΩ

Verpolungsschutz Verpolungsschutz aller 3 Leitungen

(Null, Ausgang, − 24V)

Nennbetriebsfrequenz: ca. 1,25 MHz

Messkreisverstimmung bei benach−barter Anordnung der Sensoren: Öffnen von J1 (Auslieferungszustand: geschlossen)

2.5.3 Ausgang

Gleichspannung mit überlagerter Wechselspannungentspr. der Wellenschwingung oder Verlagerung.

Leerlauf− und kurzschlußfest

Ausgangsspannungsbereich: J2 geschlossen: −2 ... − 18V (Auslieferungszustand),

J2 offen: −4 ... − 20V,

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jeweils abgeglichen mit Belastungswiderstand = 100kΩ

− Grenzbereich −1 ...−22V (bei –24V Speisespannung)

Nennfrequenzbereich: 0 ... 20kHz (–3dB) bei C – Last = 10nF

0 ... 15kHz (−3dB) bei C – Last = 20 nF

Anstiegszeit: < 15μs, bei C − Last = 1nF

Ausgangswiderstand: ca. 100Ω

Lastwiderstand: regulär 100kΩ (für R=10kΩ, Fehler < 1%)

2.5.4 Fehler und Toleranzen

Verstärkungsfehler <1% im Bereich 0....1000Hz und C − Last < 20nF

Versorgungsspannungseinfluß auf

den Messwert: < 20mV/V

Langzeitdrift 0,3% max. (bei −30...+70�C)

Temperatureinfluß:

− auf den mittleren Spannungswert: < 200mV / 100K (bei −30...+70�C)

− auf die Verstärkung: < 2 % / 100K (bei −30...+70�C)

Störspannung < 10mV eff bei C−Last = 1nF

Kalibrierung durch umlötbare Widerstände und Potentiometer imKonverter ist ein Abgleich auf unterschiedliche Auf-nehmer und Wellenmaterialien möglich. Abgleich er-folgt im Werk, kann aber gegebenenfalls durch dieepro − Inbetriebnahmeingenieure oder durch denKunden durchgeführt werden, wenn ein speziellerPrüf− und Abgleichaufbau vorhanden ist. Der Abgleichist im Abschnitt 2.3.5 beschrieben.

Messstreckenfehler Alle Fehlerangaben beziehen sich auf den Nennmess-bereich (als Bezugswert). Linearitätsfehler sind alsAbweichung von der Geraden definiert, die durch denEinstellwert –10V (−12V für J2 offen) geht und derenSteigung durch die Sollempfindlichkeit gegeben ist.

Absol. Linearitätsfehler mit:

PR 6422 �1,5%

PR 6423 �1%

PR 6424 �1,5%

PR 6425 �0 ... −6%

PR 6426 �1,5%

Page 23


Absolute Linearitätsfehler Sondermessbereiche mit (CON 041 / 91x−xxx):

Aufnehmertyp / Messbereich CON Sonder-version

Linearitätsfeh-ler

Grundluft−abstand

PR 6422 MB: 1,5 mm

PR 6423 MB: 3,0 mm

PR 6423 MB: 4,0 mm

PR 6424 MB: 6,0 mm

PR 6424 MB: 8,0 mm

PR 6424 MB: 10,0 mm

PR 6425 MB: 4,0 mm

PR 6425 MB: 6,0 mm

PR 6425 MB: 8,0 mm

PR 6425 MB: 10,0 mm

PR 6426 MB: 12,0 mm

PR 6426 MB: 16,0 mm

PR 6426 MB: 20,0 mm

PR 6426 MB: 24,0 mm

912 – 015

913 – 030

913 – 040

914 – 060

914 – 080

914 – 100

915 – 040

915 – 060

915 – 080

915 – 100

916 – 120

916 – 160

916 – 200

916 – 240

±2,00 %

±1,50 %

±2,00 %

±1,00 %

±1,50 %

±2,00 %

±1,50 %

±2,00 %

±3,00 %

±4,00 %

±1,50 %

±2,00 %

±2,50 %

±3,50 %

0,60 mm

0,80 mm

1,00 mm

0,70 mm

0,70 mm

0,60 mm

1,00 mm

1,00 mm

1,00 mm

1,00 mm

1,50 mm

1,50 mm

1,50 mm

1,50 mm

2.5.5 Umgebungsbedingungen

Temperaturen:

− Bezugswert +23 °C

− Nennbetriebsbereich −30 ... +100 °C

− Grenzbetriebsbereich −40 ... +105 °C, wenn nicht Ex−i geschützt.

− für Lagerung und Transport −40 ... +105 °C

Relative Feuchte 0 ... 95% ohne Betauung

Vibration 10 ... 60Hz mit a = 0,35mm

nach IEC 68−2−6 60 ... 150Hz mit 5g konstant

Schock 40g für 6ms nach IEC 68−2−29

CE – Konformität normkomform gemäss:EN 55011(1998) & A1(1999) & A2(2001) (Störaussendung) EN 61362(1997) & A1(1998) & A2(2001) & A3(2003)(Störfestigkeit)

Gehäuseabmessungen siehe Fig 7

Gehäusematerial Polyamid PA6.6

Schutzart IP 20

Gewicht 60 g ohne Verpackung

Page 24


2.5.6 Explosionsschutz

Der Signalkonverter CON 041 ist beim Anschluss an bescheinigte, eigensichere Stromkreisezur Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen geprüft und bescheinigt für

Zündschutzart Eigensicherheit

Kennzeichen: II 2 G, EEx ia IIC T3, Ta < 99°C

II 2 G, EEx ia IIC T4, Ta < 67°C

EG−Baumusterprüfbescheinigung: EU Richtlinie 94/9/EG ( PTB 03 ATEX 2151 )

Normen: DIN EN 1127−1 Teil 1, DIN EN 50014 − Allgemeine Be-stimmungen, DIN EN 50020 − Eigensicherheit ” i ”

Elektrische Daten:

Ausgangs− und Versorgungs−

stromkreis: in Zündschutzart ”Eigensicherheit” nur zum Anschlussan bescheinigte eigensichere Stromkreise mit folgen-den Höchstwerten:

Klemmen − 24V, Output und ⊥ Leerlaufspannung: U = −28V

Summe der Kurzschlussströme: ΣIi = 140mA

Summe der Leistungen: ΣPi = 1W

Wirksame innere

Kapazität und Induktivität: Ci �30nF, Li � 0,01mH

Aufnehmerstromkreis: in Zündschutzart ”Eigensicherheit” nur zum Anschlussan Messwertaufnehmer, die gemeinsam mit der Zulei-tung die angegebenen höchstzulässigen Kapazitätenund Induktivitäten nicht überschreiten.

Kapazität und Induktivität der Aufnehmer inklusive Anschluß− und ggf. Verlängerungskabel

Aufnehmer: Kapazität Induktivität

PR6422..6426 mit 4m Kabel � 450pF � 25μH

Pro weiterem Meter Kabel + 110pF vernachlässigbar

Installation: siehe Abschn. 2.3.2 und Fig 6

Anschluss der Stromkreise über je eine Sicherheitsbarriere z.B. der Fa. Stahl, Künzelsau

Versorgungsstromkreis: Typ 9001/00−280/085/101

Messstromkreis: Typ 9001/00−280/020/101

Dabei müssen die Sicherheitsbarrieren außerhalb des explosionsgefährdeten Bereichs in Ge-häusen oder Messschränken untergebracht werden, die mindestens der Schutzart IP 20 nachDIN 40 050 entsprechen.

Page 25


Figures / Abbildungen

3 FIGURES / ABBILDUNGEN

outputamplifier

Oscillator Amplitudedetector

Low−passfilter

Linearis.network

Stab. −24V

OUTShaftWelle

Sensor

Oszillator Tiefpassfilter

Linearis.netzwerk

Ausgangs−verstärker

Amplituden−detektor

Fig 1: Blockdiagram / Blockschaltbild

Gain

Freq. ändern

−2...−18V / −4...−20V

FeinjustierungGain

Zero

R25

J1

R22 R23

J2

(Verstärk.)

(Nullpunkt)

Fine adj. Gain

Freq. change

R24

Fig 2: Layout of CON 041 / Bauteileanordnung CON 041

Page 26



DistanceWeg

A ceA min0

a

a

a

a

a

a

o

o

A

A

N

N

Xi_

X i_

(t)

(t)

Shaft

A ce

A min

A max max. distance / fsd

min. distance

centre point

instantaneous distance

working range

Basic air gap / zero gap

nominal distance ( = + 0,5 xa a a )N o A

a

a

ao

A

N

Xi_

(t)

A ce

A min

A max max. Abstand / Endpunkt Arbeitsbereich

min. Abstand / Startpunkt Arbeitsbereich

Mittelpunkt / Nullpunkt

Momentaner Abstand / Wellenverlagerung

Arbeitswegspanne / Arbeitsbereich

Nennabstand ( = + 0,5 x )a a aN o A

Grundluftspalt

Arbeitsbereich

−X 0

1 1

2 2

characteristical curve −2...−18 V Kennlinie −2...−18 V

characteristical curve −4...−20 V Kennlinie −4...−20 V

A max

Fig 3: Characteristic of the Converter / Kennlinie des Konverters

Page 27



0

Quasi static displacementQuasistatische Verlagerung

0 − peakpeak − peak

Shaft vibration signalWellenschwingungssignal

μm V

50

100

150

−12,4

−12,8

−13,2

−50

−100

−11,6

−11,2

selected voltagerange: −4...−20V

−12,0

nom

inal

dist

ance

ano

min

aler

Abs

tand

aN

N

timeZeit

transducer face plane

Sen

sor:

PR

6423

gewählter Spannungs−bereich: −4...−20V

Sensorkopfebene

Fig 4: Shaft vibration signal, example / Wellenschwingungssignal, Beispiel

−24V

OUT

Input low

−24V

Common0 V

Input high

CON 041

ConverterJunction box Cabinet

Monitortwistet wiresverdrillte Adern

Verteiler Schaltschrank

Fig 5: Connection diagram, example / Anschlußdiagramm, Beispiel

Page 28



non hazardous areahazardous area

potential equalizer

Potential ausgleichsleiter

explosionsgefährdeter Bereich nicht explosionsgefährdeter Bereich

4 2

3 1

4 2

13

PE

PE

−26,7 V0 V

Input hiInput lo

−24V

out

CON 041

PR 6422 ....PR 6426

Safety barrierfor measurement

9001/00−280/020/101

Safety barrier for supply9001/00−280/085/101

Fig 6: Connection diagram for intrinsically safe installation / Anschlußdiagramm für eigensi-chere Installation

CON

041

Sensor

Out −24V

all dimensions in mmalle Maße in mm

Fig 7: CON 041 Dimensions / CON 041 Abmessungen

Page 29



−1 2

. 01 1

VD

C

Con

vert

erK

onve

rter

Tran

sduc

erA

ufne

hmer

Mea

surin

gob

ject

Meß

obje

kt

Mic

rom

eter

calip

er

Mik

rom

eter−

schr

aube

μ msc

ale

μ mS

kala

Mat

eria

lM

eßau

fbau

für

Kal

ibrie

rung

von

Wirb

elst

rom

meß

kette

n

Mea

surin

gar

rang

emen

tfor

calib

ratio

nof

eddy

curr

ent

mea

surin

gch

ains

2 4V

DC

Su p

p ly

Fig 8: Measuring arrangement for calibration / Messaufbau für Kalibrierung

EG−KonformitätserklärungEC−Declaration of Conformity

Wir (We): epro GmbH, Jöbkesweg 3, 48599 Gronauerklären in alleiniger Verantwortung, dass das Produkt:

declare under the exclusive liability that the product:

Produktbezeichnung (Product designation): Converter CON011/..., CON 021/..., CON 031/..., CON 041/...

with probes PR642xProduktbeschreibung (Product description): Signal− Konverter für Wirbelstronsensoren

mit Sensoren PR642x

Signal Converter for Eddy Current probes PR 642x

Artikelnummer (Product codes): 9100−00001, 9100−00006, 9100−00007, 9100−00021, 9610−xxxxx,

9100−01xxx, 9100−02xxx, 9100−03xxx, 9100−04xxx, 9100−063XX,

auf das sich diese Erklärung bezieht, mit der/den folgenden Norm(en) oder normativen Doku-menten übereinstimmt:

which is subject of this declaration, is in conformity with the following standards or normativedocuments:Bestimmungen der Richtlinie

Terms of the directive

Titel und/oder Nr. sowie Ausgabedatum der Norm

Title and/or no. and date of issue of the standard

Fachgrundnorm Störaussendung, Industriebereich

Engineering standard interference emission, for use pri-

vate homes

Fachgrundnorm Störfestigkeit, Industriebereich

Engineering standard interference immunity, industrial

applications

DIN EN 50014 (1992)

DIN EN 50020 (1994)

DIN EN 50284 (1999)

DIN EN 1127 (1997)

DIN EN 55011 (1998) + A1 (1999) + A2 (2002)

DIN EN 61326 (1997) + A1 (1998) + A2 (2001) + A3 (2003)

einschliesslich / including:DIN EN 61000−4−2 (1995) + A1(1998) + A2 (2001)

DIN EN 61000−4−3 (2002) + A1 (2002)

DIN EN 61000−4−4 (2004)

DIN EN 61000−4−6 (1996) + A1 (2001)

Wir weisen darauf hin, dass

die Konformität und damit die Betriebserlaubnis erlischt, wenn dieses Erzeugnis ohne unsereausdrückliche Genehmigung geändert wird.

Nicht−Fachleute die Gegebenheiten des Einsatzgebietes und die daraus resultierenden Anfor-derungen vor der Inbetriebnahme prüfen lassen sollen.

We point out that

the conformity and thus the approval for the operation lapses, if the product is modified without ourexplicit permission (without consultation with us).

Non specialists should let check the conditions of the operational area and the requirementsresulting thereof before installation.

Gronau, 20.07.2003

Ort und Datum Geschäftsbereichsleiter Leiter Qualitätsmanagement Place and date Divisional director Head of quality management

Documents

MMS Machine Monitoring Systems Direction for use (GB ... · MMS Machine Monitoring Systems Direction for use (GB) / Gebrauchsanleitung (D) Converter CON 041 Date: 12.12.2006 6‘th