Gut isoliert - Störungen eliminiert
ISO-Channel-Technologie eröffnet neue Möglichkeiten in der Präzisionsmesstechnik
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Kanaltrennung mit separaten A/D-Wandlern und DC/DC-Konvertern
Kanaltrennung mit separaten A/D-Wandlern und DC/DC-Konvertern
In vielen Messsituationen ist Rauschen ein allgegenwärtiges Phänomen. Um das analoge Nutzsignal von diesem Rauschen abzuschotten, müssen die Signale sowohl Kanal-zu-Kanal isoliert werden, als auch von der Masse des PCs. Neue Technologien bieten hier einen kostengünstigen Lösungsansatz. Die Verwendung von separaten A/D-Wandlern zusammen mit der Spannungsversorgung über dedizierte isolierte DC-DC-Konverter für jeden Kanal ermöglicht eine wirkungsvolle Kanaltrennung. Durch diese individuelle kanalweise Isolation besitzt jeder Eingang seinen eigenen Massebezug. Entsprechend isolierte Eingänge sind mit einer Isolationsbarriere bis ±500 V ausgestattet. Rauschen und Gleichtaktspannungen werden bis zu dieser Größe unterdrückt. Daraus resultieren Messergebnisse frei von Einflüssen benachbarter Kanäle und Sensoren. Zudem werden die Referenzspannungen wie einzelne separate Instrumente behandelt. Sie kann für jeden Kanal auf einem beliebigen Potential innerhalb der Gleichtaktspannung von ±500 V liegen. Mit diesen zusätzlichen Eigenschaften lassen sich neue, flexiblere Applikationen realisieren. Die Messung zweier Signale beispielsweise berücksichtigt jetzt bis zu drei verschiedene Massebezugspunkte: Je einen für beide Signalquellen und einen weiteren für den PC. Dieses Prinzip lässt sich auf Multikanal-Messungen ausweiten, in denen 48 analoge Eingänge in einer einzigen kleinen Messbox mit 49 unterschiedlichen Massebezugspunkten arbeiten.
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»Typische Applikationen für Multikanal-Messgeräte müssen aufgrund der unterschiedlichen Anforderungen an die Eingangsbereiche bislang oft mit mehreren Instrumenten erfolgen«, erklärt der Experte. »Der Standard-Eingangsbereich von ±10 V mag eine Vielzahl von Situationen abdecken. Die Beschränkung auf diesen maximalen Eingangsbereich bei der geforderten Auflösung und Genauigkeit kann jedoch eine Einschränkung darstellen. Durch die Kanal-Isolation können zwei oder mehr Kanäle für eine Erweiterung des Eingangsbereiches benutzt werden. Der Eingangsbereich eines Kanals wird hierbei durch zwei Messungen mit Potentialverschiebung verdoppelt. Die Messergebnisse beider Kanäle müssen lediglich per Software aufsummiert werden und ergeben einen hochpräzisen Messwert.« Die Isolation beider Kanäle ermögliche es, den Massebezug des ersten Kanals in der Mitte des gewünschten Messbereichs zu positionieren. Dies werde durch eine hinreichend gleich große Impedanz eines jeden Eingangs und die hohe Gleichtaktunterdrückung jedes einzelnen Kanals erzielt.
»Wenn höchste Genauigkeit und größte Flexibilität von einem Messsystem gefordert wird, kommt man um eine Lösung mit potentialfreien analogen Eingängen nicht herum«, resümiert Gaus. »Diese Technologie erlaubt rauschfreie Präzisionsmessungen auch in schwierigem industriellem Umfeld und vermeidet von Anfang an verfälschte Messergebnisse oder eine äußerst aufwändige Suche nach Fehlerquellen.«
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- Eine Technologie und ihre Umsetzung
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