
VI SKAPER
MERVERDI
www.jnudtzen.no
Side 17
Analog Signalbehandling
X
3-veis Isolasjon
3-veis isolasjon er den mest universelle form for
signalisolator.
En optisk kobling eller transformator isolerer inngangen
fra utgangskretsen. Sammen med krypstrømsav-
stander tjener det til å definere isolasjonsnivået.
For eksempel er inngangssignalet konvertert ved hjelp
av pulsbredde modulasjon til et frekvens-signal og de
modulert igjen på utgangssiden for å danne en analog
verdi. En forsterker genererer deretter et standardisert
analogt signal. En galvanisk isolert DC- / DC-omformer
mater inn- og utgangskrets med en potensialfri
matespenning. Det bestemmer også isoleringsnivå
gjennom sine data, luft og krympstrømsavstander. Med
disse tre isolasjonsgrensene (inngang/utgang, inngang/
hjelpespenning, utgang/hjelpespenning) refererer en til
3-veis isolasjon.
Temperatur signal målemetode
Måling ved hjelp av motstander (RTD). Ved måling med
temperatur-motstander passerer en strøm på ca. 1,5 mA
gjennom motstanden fra en konstant strømkilde i
signalomformeren.
En operasjonsforsterker brukes til å måle spenningsfall
over motstanden (2-wire krets). For å ta hensyn til ledning,
måles spenningsfallet på returleder og beregnes med
doble verdier (3-wire krets). Dette simulerer dermed
ledningsmotstand fra tilførsel og returleder. Nøyaktige
målinger oppnås ved separat spenningsmåling på tilførsel
og returledning (4-wire krets). Verdiene for forsynings-
lederne er beregnet mot den målte verdien.
Temperatur signal målemetode
Målinger ved hjelp av termoelementer.
Ved målinger ved hjelp termoelementer genereres en
spenning fra to metaller av forskjellig legering som er
loddet sammen. Dierensialforsterkeren brukes til å
forsterke signalet. Den enkleste (og dermed den mest
kostnadseektive) metode for behandling av signalet er
en forsterkerkrets, som konverterer disse signalene i
standard signaler. Bedre løsninger behandler målesignalet
ved hjelp av en mikroprosessor, som samtidig behandler
signalet (filtrering, linearisering).
Kaldpunkt kompensasjon for termoelementer
Når man registrerer temperaturer ved hjelp av termoele-
menter møter man problemer med en termisk spenning
på tilkoblingsklemmene på signalomformerne på grunn av
de ulike materialene i ledere og klemme. Denne spenningen
motvirker så termoelementets spenning.
For å kompensere for feilen til den målte verdien som oppstår
her, er temperaturen målt på tilkoblingsklemmen. Mikro-
prosessoren i signalomformeren leser verdien målt der og
beregner den mot målte verdi. Denne prosedyren er kjent som
kaldpunktkompensasjon.
Spenning på målepunktet (Vmeas)
+ Spenning ved klemmen (Vterminal)
= Spenning ved termoelementet (Vthermo)
=> Temperatur på termoelementet (Tthermo)
Linearisering
Temperaturavhengige komponenter har vanligvis ikke-
lineær karakteristiske kurver. For å sikre at videre be-
handling kan skje med nødvendig nøyaktighet, må disse
karakteristiske kurvene være lineære til en viss grad.
Grafen viser målinger av termoelementer, særlig kan den
avsløre betydelige avvik på enkelte punkter fra den
“ideelle grafen”. Som en konsekvens, er signalet som er
målt opparbeidet av en mikroprosessor.
W.5
Technical appendix/Glossary
W
3-port Isolation
• 3-portisolationisthemostuniversalformofsignalisolator
• Anopticalcouplerortransformerisolatestheinputfromthe
output circuit. Together with the clearance and creepage
distances it serves to define the isolation level. For example,
the input signal is converted by means of pulse-width
modulation into a frequency signal and demodulated again
on the output side to form an analog value. An amplifier then
generates a standardised analog signal. A galvanic isolated
DC/DC converter feeds the input and output circuit with a
potential free supply voltage. It too determines the isolation
level through its data, air and creepage distances. In the case
of these three isolation paths (input/output, input/auxiliary
voltage, output/auxiliary voltage) one refers to 3-port isolation.
Temperature Signal Measuring Method
• Measurementusingresistors(RTD)
When measuring with temperature-dependent resistors a
current of approx. 1.5mA is passed through the resistor from
a constant current source in the signal converter.
An operational amplifier is used to measure the potential drop
at the resistor (2-wire circuit).
In order to take account of lead length, the voltage drop is
measured at the return conductor and calculated with double
the value (3-wire circuit). This thus simulates the wire
resistances from the feed and return lines.
Accurate measurements are achieved by separately
measuring the voltage drop at the feed and return lines
(4-wire circuit). The values for the supply lines are calculated
against the measured value.
Temperature Signal Measuring Method
• Measurementsusingthermocouples
When conducting measurements using thermocouples the
voltage that is generated when two differently alloyed metals
come into contact with each other is measured.
A differential amplifier is then used to recondition the signal.
The easiest (and thus the most cost effective) method of sub
sequent processing is conducted by means of an amplifier
circuit, which converts these signals into standard signals.
High-end components process the measuring signal using a
microprocessor, which simultaneously reconditions the signal
(filtering, linearisation)
Cold Junction Compensation For Thermocouples
• Recordingtemperaturesbyusingthermocouplesencounters
the problem of a thermal voltage forming at the clamping
terminals on the signal converter on account of the different
materials in the conductors and bus bar. This voltage then
counteractsthethermalelement‘svoltage.
In order to compensate for the error to the measured value
which arises here, the temperature is measured at the
clamping terminal. The microprocessor in the signal converter
reads the value measured there and calculates it against the
measured value. This procedure is known as cold junction
compensation.
Voltage at the measuring point (Vmeas)
+ Voltage at the terminal (V
terminal)
= Voltage at the thermocouple (V
thermo)
=> Temperature at the thermocouple (T
thermo)
Linearisation
•
Temperature-dependent components do not normally have
linear characteristic curves. To ensure that further processing
can take place with the necessary accuracy, these
characteristic curves have to be linearised to some extent. The
graph showing measurements of thermocouples, in particular,
reveals significant deviations at some points from the "ideal
graph”. As a consequence, the signal which has been
measured is worked up by a microprocessor.
Technical data
Komentáře k této Příručce