BECKHOFF FM33xx - Handbuch (Seite 16)

Funktionsbeschreibung
FM33xx 11
Thermoelementmessung
Die Thermoelemente bestehen aus zwei verschiedenen Metalllegierungen.
An den Kontaktstellen der Legierungen entstehen zur Temperatur
proportionale Spannungen. Diese Spannungen bewegen sich in der
Größenordnung von typischen 50uV/°C beim Element Typ K. Die Eingänge
für die Thermoelemente müssen dadurch in der Lage sein, Spannungen im
Micro- und Millivoltbereich zu messen. Neben der eigentlichen
Signalmessungen erfüllt das Modul Anforderungen zur Fehlererkennung,
Störunterdrückung und Schutzfunktionen gegenüber Fremdspannungen.
Eingangsbeschaltung
Das Modul kann aus bis zu 32 Thermoeingängen bestehen. Eine
galvanische Trennung der Kanäle untereinander war aus Platz- und
Kostengründen nicht zu realisieren. Um eine gegenseitige Beeinflussung
auszuschließen, ist jeder Eingang mit einem hochohmigen
Differenzverstärker ausgestattet. Dieser unterdrückt Störspannungen die in
die Thermoleitung eingekoppelt werden können. Spannungsdifferenzen
zwischen einzelnen Thermoelementen werden ebenfalls unterdrückt, ohne
dass diese sich gegenseitig beeinflussen. Die aufbereiteten Messsignale
werden mit einem Sigma-Delta Wandler digitalisiert und über den
PROFIBUS übertragen.
Drahtbrucherkennung
Die Drahtbrucherkennung ist eine Diagnoseerkennung für den Zustand des
Thermoelements. Die Erkennung erfolgt über den unendlichen Widerstand
des unterbrochenen Thermoelements. Eine Drahtbrucherkennung erfolgt
bei geerdeten als auch bei nicht geerdeten Thermoelementen.
Kaltstellenkompensation
Die Temperaturmessung mit dem Thermoelement liefert neben der
Thermospannung an der Messstelle der Thermoelemente eine weitere
Thermospannung an der gegenüberliegenden Anschlussseite. Speziell bei
dem Modul werden an den 12- bzw. 64-poligen Kontaktleisten die
Buchsenkontakte mit dem Thermodraht verbunden. Eine direkte Messung
an den Buchsenkontakten ist aufgrund der Anforderungen nicht möglich
(Steckbarkeit ohne Kontaktverlust und Spannungsfestigkeit für
Netzspannung). Der Kaltstelle an der Buchsenseite steht eine weitere
Kaltstelle an der Steckerseite gegenüber. Der gute Temperaturausgleich
zwischen Stecker- und Buchsenkontakt und eine thermische Isolation der
Buchsen und Steckerkontakte sorgen für den Ausgleich der
Thermospannungen auf beiden Seiten. Die Spannungen heben sich
dadurch gegenseitig auf. Für diesen Aufbau ist im Modul die Verbindung
zwischen Steckerkontakt und der Leiterplatte mit dem jeweils notwendigen
Thermomaterial ausgeführt (J- oder K-Typ). Die resultierende Kaltstelle
entsteht auf der Leiterplatte der Modulelektronik. An dieser Stelle kann
eine einfache und effektive Temperaturmessung zur Kompensation der
Kaltstellentemperatur durchgeführt werden.