USB- und Ethernet-Messmodule mit wirkungsvoller Kanaltrennung
Spannungs- und Temperaturmessung im Umfeld hoher Störspannungen
Um auch bei hohen Störspannungen selbst kleinste Spannungen und Temperaturen sicher zu messen, hat Data Translation die »ISO-Channel«-Technik entwickelt, eine effiziente Kanaltrennung mittels separater A/D-Wandler, gepaart mit einer Spannungsversorgung über dedizierte isolierte DC/DC-Konverter für jeden Kanal.
Bei der Nutzung regenerativer Energiequellen spielen Akkus und Wechselrichter eine Schlüsselrolle. Entsprechend wird die Entwicklung leistungsfähiger Lösungen für die Speicherung und Aufbereitung von Energie immer wichtiger. Dabei steht auch die Mess- und Prüftechnik vor neuen Herausforderungen, denn hohe Störspannungen, wie sie z.B. bei Temperatur- oder Spannungsmessungen an Hochleistungsakkus oder Wechselrichtern vorkommen, führen oft zu falschen oder ungenauen Messergebnissen. Gängige Messinstrumente, deren Eingänge meist auf ein einziges gemeinsames Massepotential bezogen sind, können höheren Präzisionsansprüchen nur selten gerecht werden. Eine Lösung verspricht die ISO-Channel-Technologie von Data Translation.
»Bereits heute gibt es Batterien mit einer Betriebsspannung von über 1000 Volt DC, wobei die einzelnen Zellen aber nur Spannungen von wenigen Volt liefern«, erklärt Bernhard Gaus, Sales Manager von Data Translation.
»Beim Laden und Entladen dieser Hochleistungsakkus müssen sowohl die Temperatur als auch die Zellenspannung genau geprüft werden, das heißt bei hohen Potentialen von z.B. 1000 Volt DC ist die noch verhältnismäßig kleine Spannung einer einzigen Batteriezelle zu messen.« Auch die Photovoltaik hält Herausforderungen für die Messtechnik bereit. Dort werden u.a. Wechselrichter eingesetzt, die aus der Gleichspannung eine Wechselspannung zur Einspeisung in die Netze erzeugen. An diesen Wechselrichtern entstehen sehr hohe Spannungsspitzen. Trotz dieser Störspannungen müssen bei der Entwicklung und Qualitätsprüfung die auftretenden Temperaturen und die entsprechend kleinen Thermoelementspannungen genau gemessen werden.
Data Translation hat sich dieser Aufgabe angenommen und mit der ISO-Channel-Technik eine Lösung entwickelt, mit der sich auch im Umfeld hoher Störspannungen oder anderer Einflüsse, wie z.B. Gleichtaktrauschen oder Erdschleifen, eine laut Hersteller mit vergleichbarem Aufwand kaum erreichbare Genauigkeit bei der Messung kleinster Spannungen oder Temperaturen erzielen lässt. Der Hersteller integriert diese Technologie in einige seiner USB- und Ethernet-Messmodule.
»Systeme mit Eingangs-Multiplexer liefern ein typisches Beispiel für das Messtechnik-Problem, das durch Gleichtaktrauschen oder Masse- bzw. Erdschleifen verursacht wird«, verdeutlicht Gaus. »Hier sind alle analogen Eingänge auf die gemeinsame Masse des Multiplexers bezogen, und das Übersprechen von einem Eingangskanal kann leicht auf einem benachbarten Kanal sichtbar werden. Der Wechsel zu Messgeräten ohne Multiplexer mit je einem dedizierten A/D-Wandler pro Eingangskanal und simultaner Erfassung kann in diesem Fall hilfreich sein. In vielen Situationen dürfte dies jedoch nicht ausreichen.« Einige neuere Systeme arbeiten mit einer Isolation zwischen der Masse des Eingangskanals und der Masse des Computers, um Rauschen und Erdschleifen zu minimieren. Damit lässt sich zwar eine Trennung der Masse des Computers vom analogen Bereich des Messgeräts erreichen, eine echte Isolation zwischen den einzelnen Sensoren existiert aber auch hier nicht.
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