Schaltungstipp

Universelles analoges Eingangsboard für SPS/DCS

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Die Hardware

Bild 4 zeigt, wo sich die Kanäle bei einem vierkanaligen bzw. bei einem sechskanaligen Anschlussblock befinden. Zu sehen ist auch der Eingang für die 24-V-Versorgungsspannung.

Kanalauswahl

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Zur Konfiguration der Versorgungsanschlüsse wie auch der SPI-Signale zwischen den Kanälen CH1 und CH2 müssen Jumper gesteckt werden (Tabelle 1).

Versorgungsspannungs-Konfigurationen auf der Controllerseite

Eine Spannung von 24 V wird zur Versorgung der Controller-Seite der Leiterplatte verwendet. Alternativ kann man eine Spannung von 5 V einspeisen. Dabei wird die Schaltung des ADP2441 umgangen (Bypass). Dieser 5-V-Eingang hat keinen Überspannungsschutz; die Spannung darf 6 V nicht überschreiten. Die verwendete Versorgungsspannung lässt sich mit Hilfe der Option J4 Link auswählen (Tabelle 2).

Auf der Feld-Eingangsseite der Schaltung gibt es zwei Optionen, geregelte 5 V für die Analogschaltung bereitzustellen. Entweder kann der Linearregler ADP1720 verwendet werden, um die 15 V auf 5 V herunterzubringen. Alternativ kann man den internen 5-V-Regler im ADuM3471 nutzen. Die Link-Konfigurationen für beide Fälle zeigt Tabelle 3.

Spannung und Strom

Der Anschluss P12 wird für Spannungs- und Strom-Eingangsverbindungen verwendet. Die Bilder 11 und 12 zeigen vereinfachte Schaltungen für die Eingangskonfektionierung und Konfiguration. Zur Auswahl stehen differenzielle Eingänge in den Bereichen 0 bis 5 V, 0 bis 10 V, ±5 V, ±10 V, 0 bis 20 mA, 4 bis 20 mA und ±20 mA. Spannungs- oder Stromeingänge sind zwischen V1+ und V1– anzuschließen. Für Stromeingänge schließt man die Pins V1+ und I1 kurz und verbindet sie mit einen 249-Ω-Präzisions-Strommesswiderstand mit einer Genauigkeit von 0,1% und 0,25 W.

Das Thermoelement

Der Anschluss P12 dient auch zum Anschluss von Thermoelementen. Die Thermoelementtypen wie J, K, T und S lassen sich verwenden. Das Thermoelement wird an die Eingänge V1+ und V1- angeschlossen (Bild 5). Bild 6 zeigt, wie man ein Thermoelement (z.B. Typ T) an das analoge Eingangsboard anschließt. Bild 13 zeigt die vereinfachte Schaltung des Thermoelementeingangs.

Das Widerstandsthermometer

Die Anschluss P12 und P13 dienen als RTD-Eingänge. Die Hardware unterstützt Platin-Widerstandsthermometer mit 1000 und 100 Ω. Im Dreidraht-Modus sind die zwei gemeinsamen Leitungen mit V1+ und V1– verbunden. Die dritte Leitung ist an Vm angeschlossen (Bild 5). Bild 7 zeigt, wie man einen Dreidraht-RTD-Sensor an das analoge Eingangsboard anschließt. Bild 14 zeigt eine vereinfachte Schaltung des RTD-Eingangs.

Spannung und Strom

Der Anschluss P10 wird für Spannungs- und Stromeingangsverbindungen verwendet. Zur Auswahl stehen differenzielle Eingänge in den Bereichen 0 bis 5 V, 0 bis 10 V, ±5 V, ±10 V, 0 bis 20 mA, 4 bis 20 mA und ±20 mA. Man verbindet Spannungs- oder Stromeingänge zwischen V1+ und V1– (Bild 13). Für Stromeingänge sind zusätzlich die Pins V1+ und I1 kurzzuschließen. Damit wird die Verbindung an einen 249-Ω-Präzisionsmesswiderstand mit einer Genauigkeit von 0,1% und 0,25 W hergestellt.

Das Thermoelement

Der Anschluss P11 ist für Thermoelementeingänge vorgesehen. Als Thermoelementtypen lassen sich J, K, T und S anschließen. Das Thermoelement ist mit den Eingängen V+ und V- verbunden (Bild 8). Bild 9 zeigt, wie man ein Thermoelement (Typ T in diesem Beispiel) an das analoge Eingangsboard anschließt.

Das Widerstandsthermometer

Der Anschluss P11 wird auch für den RTD-Eingang genutzt. Die Hardware unterstützt PT 1000 als auch PT 100. Im Dreidraht-Mode sind die beiden gemeinsamen Leitungen an V+ und V– angeschlossen. Die dritte Leitung ist mit Vm verbunden (Bild 8). Bild 10 zeigt, wie man einen Dreidraht-RTD-Sensor an das Eingangsboard anschließt.

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