Technologie

Allgemeine Beschreibung

Das Verhalten der EL3681 ist angelehnt an ein handelsübliches Digital-Multimeter. Die Klemme verfügt über folgende Eigenschaften:

Einkanalige Messung
Spannungsmessung AC/DC, Bereichswahl automatisch „Autorange“ oder durch die Steuerung vorgegeben; Messbereiche 300 mV, 3 V, 30 V, 300 V
Strommessung AC/DC im 1 A- (interne Sicherung: 1.25 A) oder 10 A-Pfad (keine interne Sicherung) Messbereiche: 100 mA, 1 A, 10 A
Messwertbildung:
Wechselstrom/-spannung wird als Echteffektivwert RMS ohne Gleichspannungsanteil berechnet; es erfolgt im ADC eine Integration des Signalverlaufs
Gleichstrom/-spannung wird als arithmetischer Mittelwert berechnet; es erfolgt im ADC eine Integration des Signalverlaufs
Galvanische Trennung vom Feldbus
Sehr gute Störunempfindlichkeit durch Dual-Slope-Wandlungsverfahren
Anzeige von Messart (Strom/Spannung) und Überlast durch LED
Typ. Aktualisierungsrate ca. 2/s, nach Messbereichsänderung bis ca. 1/s - bei deaktiviertem Filter ca 16/s.

Die Datenerfassung wird in Abb. Datenfluss EL3681 dargestellt.

Einsatzhinweise

Für die Messung eines Signals mit 60 Hz Frequenz ist die entsprechende Einstellung im CoE (0x8000:0A) vorzunehmen. Bei allen anderen Signalfrequenzen ist die 50 Hz-Einstellung anzuwenden, da dann die Integrationszeit länger ist. Die u.a. Genauigkeitsangaben beziehen sich auf ein Eingangssignal im Frequenzbereich >0 .. 1 KHz. Bei höheren Frequenz verringert sich die Messgenauigkeit (-3 dB >500 kHz).

Es kann auch ein nicht-sinus-förmiges AC-Eingangssignal gemessen werden, wenn es einen Crest Faktor (Scheitelfaktor) von 3 nicht überschreitet. Die u.a. Genauigkeitsangaben beziehen sich auf einen Crest Faktor von max. 2.

Der gleichzeitige elektrische Anschluss von beiden Strompfaden (10, 1 A) und dem Spannungspfad mit dann abwechselnder Messung der anliegenden Größen ist technisch möglich. Sie wird aber nicht empfohlen, da bei Vorliegen von Wechselanteilen in den Signalen unter Umständen ein Übersprechen von einem Pfad auf den anderen eintreten kann. Die Prozessdatenaktualisierungszeit nach Umschaltung kann bis zu 1 Sekunde betragen.

Spezifikationen

Genauigkeit

Für eine möglichst genaue Auswertung und um Störeinflüsse zu minimieren, sollte der jeweils unbenutzte Messeingang mit dem COM-Anschluss der Klemme verbunden werden.

Mögliche Messeingänge der Klemme:

Spannungsmessung 300 mV – 300 V (Anschlusspunkt 1 + 5)
Strommessung 100 mA – 1 A (Anschlusspunkt 7)
Strommessung 10 A (Anschlusspunkt 3)

Die Messgenauigkeit ist abhängig von der Art des zu messenden Signals und von den Einstellungen der Klemme.
Die Genauigkeitsangaben der folgenden Tabelle gelten für die Default-Einstellungen der Klemmen-Parameter:

- Enable vendor calibration	true
- Enable filter	true
- Frequency	50 Hz
- Zero compensation interval	Off (0)
- Presentation	Scaled (1Bit/1µV) (2)

Zu messendes Signal		typ. max. Abweichung in % MBE ¹⁾		typ. Temperaturdrift ²⁾⁶⁾
Messart	Messbereich	40°C ³⁾	0 .. 55°C	ppm/°C
DC	3 V - 300 V ⁸⁾	0,01	0,2	35
	300 mV ⁸⁾	0,05	0,2	35
	100 mA ⁷⁾	0,1	0,5	50
	1 A	0,1	0,5	50
	10 A	0,2	1,2	170
AC ^{4) 5)}	3 V - 300 V	0,25	0,75	130
	300 mV	0,25	0,5	50
	100 mA	0,5	1	50
	1 A	0,5	0,7	50
	10 A	0,5	1,2	150

Tab. 1: Messtoleranzen in Abhängigkeit von Temperaturen. MBE = Messbereichsendwert.

1) Im 60 Hz- Modus des ADC ist zur angegebenen Abweichung 0,02 zu addieren
2) Werte gelten für eine Mindest-Aufwärmzeit der Klemme von 30 min
3) Abgleichtemperatur ist 40 °C
4) Alle Wechselspannungs- und Wechselstrombereiche sind für den Bereich von 5% bis 100% spezifiziert
5) Scheitelfaktor < 2
6) Im 60 Hz Betrieb muss mit einer zusätzlichen Temperaturdrift von 20 ppm / °C gerechnet werden.
7) Die maximale Abweichung unter EMV-Testbedingungen nach IEC 61131 beträgt 1 %
8) Die maximale Abweichung unter EMV-Testbedingungen nach IEC 61131 beträgt 0,2 %

Messverfahren

Das Messverfahren in der Klemme beruht auf dem Dual-Slope-Verfahren.
Die Funktion „Zero Offset Compensation“ liest den internen ADC-Offset aus und korrigiert den analogen Wert entsprechend. Zyklisch oder extern angesteuert kann so die zusätzliche Temperaturdrift teilweise kompensiert werden.

Einsatzbedingungen

Zur Vermeidung von Störungen müssen für die Analogsignale geschirmte Leitungen verwendet werden und diese dürfen nicht länger als 30 m sein.
Bei Gleichspannungsmessungen darf der Wechselanteil nicht größer als 150 V_pp betragen.
Bei Wechselspannungsmessungen darf der Gleichanteil nicht größer als 150 V bei Sinusspannung betragen.
Die Spitzenspannung (bezogen auf die COM-Anschlussklemme) darf 600 V nicht überschreiten.

Innenwiderstand

Messart	Messbereich	Innenwiderstand
DC	300 mV - 300 V	12,5 MΩ
	100 mA - 1 A	0,2 Ω
	10 A	3 mΩ
AC ^{4) 5)}	300 mV - 300 V	1 MΩ, ca. 33 pF
	100 mA - 1 A	0,2 Ω
	10 A	3 mΩ

Tab. 2: Innenwiderstände

Sicherung

Hinweise zum Austausch der Sicherung finden sie im Kapitel Zubehör.

Default Einstellung

Die Multimeter-klemme ist ab Werk so parametriert, dass Spannungen bis 300 V_DC ohne weitere Einstellungen direkt gemessen werden können. Die Autorange-Funktion ist aktiv und wählt den Messbereich automatisch. Der Messwert wird mit 1 Bit / µV dargestellt, d.h. eine Anpassung des Wertes ist nicht notwendig. Abb. Darstellung des Messwertes („Value“) in TwinCAT zeigt beispielhaft die Messwertdarstellung im TwinCAT-Baum. Im Beispiel entspricht der Wert 10448400 dem Spannungswert 10,448400 V

Technologie 2: — Darstellung des Messwertes („Value“) in TwinCAT

Im beigefügten Beispielprogramm können die Prozessdaten der EL3681 verändert und die Klemme umparametriert werden.