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Stromschnittstelle Eine oder Stromschleifenschnittstelle arbeitet mit einer Stromanpassung Sie wird zur Informationsüber

Stromschnittstelle

Eine Stromschnittstelle oder Stromschleifenschnittstelle arbeitet mit einer Stromanpassung. Sie wird zur Informationsübertragung in rauer Umgebung verwendet, wo mit hohen Störpegeln gerechnet werden muss, so dass die sonst übliche Übertragung mittels Spannungspegeln (Spannungsanpassung) nicht mit ausreichender Zuverlässigkeit arbeitet.

Analoge Telefone in industriellen Anwendungen sowie bei elektronischen Musikinstrumenten (MIDI) arbeiten vorzugsweise mittels eines eingeprägten elektrischen Stroms. Markant waren auch Fernschreiber.

Im einfachen Fall ist bei der Stromschnittstelle der Sender oder Messwertgeber eine einstellbare Stromsenke, die über die Signalleitungen von einer Spannungsquelle mit Energie versorgt wird. Der Empfänger besteht aus einem in der Stromschleife befindlichen Strommessgerät oder niederohmigen Abschlusswiderstand (Shunt), an dem über den Spannungsabfall der Messstrom bestimmt wird.

Schaltungsbeispiel

Analoge Stromschnittstelle Bearbeiten

Werden analoge Spannungswerte von einem Messwertgeber über ein langes Kabel zu einem Empfänger übertragen, so werden diese verfälscht. Ursache ist der nötige Messstrom, der im Kabel aufgrund des unerwünschten Kabelinnenwiderstandes einen Spannungsabfall erzeugt. Durch möglichst hochohmige Eingänge lassen sich der Messstrom und damit auch der Messfehler zwar minimieren, jedoch auf Kosten einer großen Empfindlichkeit gegenüber kapazitiven Störungen. Induktiv eingekoppelte Störspannungen lassen sich so nicht beseitigen.

Daher werden Messwerte über größere Distanzen bevorzugt als Strom (4…20 mA) übertragen. Bei der Stromübertragung spielen der Innenwiderstand und damit der Spannungsabfall des Kabels keine Rolle, solange die Spannung ausreicht. Der Isolationswiderstand hat zwar nun einen Einfluss, er lässt sich jedoch mit heutigen Isolierstoffen sehr hoch halten. Der Strom des Messwertes ist oft hinreichend groß gegenüber den Störströmen durch kapazitive Kopplung (z. B. 50-Hz-Brummen). Induktive Einkoppelungen haben prinzipiell keinen Störeinfluss mehr.

Wird eine Stromschnittstelle verwendet, die dem Standard 4…20 mA entspricht, lassen sich noch weitere Vorteile erreichen:

  • Mit der Mindest-Stromstärke von 4 mA lässt sich der Messwertgeber (Sensor) versorgen und es ist nur eine Hin- und Rückleitung erforderlich.
  • Drahtbruch (Strom wird < 4 mA) lässt sich detektieren.

Bei den Sensoren und den Eingängen der Messwertverarbeitung unterscheidet man aktive und passive.

  • Aktiver Eingang für passive Sensoren: Der Eingang misst den Strom und hat eine Spannungsquelle. Der Sensor ist nur eine gesteuerte Stromsenke und kann deshalb 2-polig (2-Draht) ausgeführt sein
  • Passiver Eingang für aktive Sensoren: Der Eingang misst den Strom (z. B. mit einem Shunt). Der Sensor ist eine gesteuerte Stromquelle und muss deshalb ein Netzteil besitzen
  • Passiver Eingang und passiver Sensor: eine zusätzlich erforderliche externe Spannungsquelle ist zu ihnen in Serie geschaltet.

Digitale Stromschnittstelle Bearbeiten

Bei der digitalen Übertragung wird statt unterschiedlicher Spannungspegel bei der Stromschnittstelle das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Stroms als binäre Information gewertet.

Die 20-mA-Stromschleifenschnittstelle ist nach DIN 66258 standardisiert. Sie arbeitet mit einem maximalen Leerlaufspannungspegel von 24 V. Weil diese Spannung bei steilen Signalflanken zu erheblichem Nebensprechen führt, ist die Übertragung mit 20-mA-Schnittstellen in Fernmeldekabeln nicht zugelassen.

Siehe auch Bearbeiten

Literatur Bearbeiten

  • Friedrich Wittgruber: Digitale Schnittstellen und Bussysteme. 2. Auflage, Springer-Verlag, Berlin/Heidelberg 2013, ISBN 978-3-663-01615-1.
  • Karl Friedrich Früh (Hrsg.): Handbuch der Prozessautomatisierung. Prozessleittechnik für verfahrenstechnische Anlagen, 4. überarbeitete Auflage, Oldenbourg-Industrie-Verlag, München 2009, ISBN 978-3-8356-3142-7.
  • Harald Schumny (Hrsg.): Personal Computer in Labor, Versuchs- und Prüffeld. Springer Verlag, Berlin/Heidelberg 1988, ISBN 978-3-540-18871-1.
  • Martin Storm (Hrsg.): Werkstattinformationssysteme. Springer Verlag, Berlin/Heidelberg 1993, ISBN 978-3-540-53439-6.

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. https://www.beuth.de/en/standard/din-iec-60381-1/1254835 DIN IEC 60381-1:1985-11 Analoge Signale für Regel- und Steueranlagen; Analoge Gleichstromsignale

Weblinks Bearbeiten

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Veröffentlichungsdatum:
Eine Stromschnittstelle oder Stromschleifenschnittstelle arbeitet mit einer Stromanpassung Sie wird zur Informationsubertragung in rauer Umgebung verwendet wo mit hohen Storpegeln gerechnet werden muss so dass die sonst ubliche Ubertragung mittels Spannungspegeln Spannungsanpassung nicht mit ausreichender Zuverlassigkeit arbeitet Analoge Telefone in industriellen Anwendungen sowie bei elektronischen Musikinstrumenten MIDI arbeiten vorzugsweise mittels eines eingepragten elektrischen Stroms Markant waren auch Fernschreiber Im einfachen Fall ist bei der Stromschnittstelle der Sender oder Messwertgeber eine einstellbare Stromsenke die uber die Signalleitungen von einer Spannungsquelle mit Energie versorgt wird Der Empfanger besteht aus einem in der Stromschleife befindlichen Strommessgerat oder niederohmigen Abschlusswiderstand Shunt an dem uber den Spannungsabfall der Messstrom bestimmt wird SchaltungsbeispielInhaltsverzeichnis 1 Analoge Stromschnittstelle 2 Digitale Stromschnittstelle 3 Siehe auch 4 Literatur 5 Einzelnachweise 6 WeblinksAnaloge Stromschnittstelle BearbeitenWerden analoge Spannungswerte von einem Messwertgeber uber ein langes Kabel zu einem Empfanger ubertragen so werden diese verfalscht Ursache ist der notige Messstrom der im Kabel aufgrund des unerwunschten Kabelinnenwiderstandes einen Spannungsabfall erzeugt Durch moglichst hochohmige Eingange lassen sich der Messstrom und damit auch der Messfehler zwar minimieren jedoch auf Kosten einer grossen Empfindlichkeit gegenuber kapazitiven Storungen Induktiv eingekoppelte Storspannungen lassen sich so nicht beseitigen Daher werden Messwerte uber grossere Distanzen bevorzugt als Strom 4 20 mA ubertragen Bei der Stromubertragung spielen der Innenwiderstand und damit der Spannungsabfall des Kabels keine Rolle solange die Spannung ausreicht Der Isolationswiderstand hat zwar nun einen Einfluss er lasst sich jedoch mit heutigen Isolierstoffen sehr hoch halten Der Strom des Messwertes ist oft hinreichend gross gegenuber den Storstromen durch kapazitive Kopplung z B 50 Hz Brummen Induktive Einkoppelungen haben prinzipiell keinen Storeinfluss mehr Wird eine Stromschnittstelle verwendet die dem Standard 4 20 mA 1 entspricht lassen sich noch weitere Vorteile erreichen Mit der Mindest Stromstarke von 4 mA lasst sich der Messwertgeber Sensor versorgen und es ist nur eine Hin und Ruckleitung erforderlich Drahtbruch Strom wird lt 4 mA lasst sich detektieren Bei den Sensoren und den Eingangen der Messwertverarbeitung unterscheidet man aktive und passive Aktiver Eingang fur passive Sensoren Der Eingang misst den Strom und hat eine Spannungsquelle Der Sensor ist nur eine gesteuerte Stromsenke und kann deshalb 2 polig 2 Draht ausgefuhrt sein Passiver Eingang fur aktive Sensoren Der Eingang misst den Strom z B mit einem Shunt Der Sensor ist eine gesteuerte Stromquelle und muss deshalb ein Netzteil besitzen Passiver Eingang und passiver Sensor eine zusatzlich erforderliche externe Spannungsquelle ist zu ihnen in Serie geschaltet Siehe auch Einheitssignal Siehe auch BurdeDigitale Stromschnittstelle BearbeitenBei der digitalen Ubertragung wird statt unterschiedlicher Spannungspegel bei der Stromschnittstelle das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Stroms als binare Information gewertet Die 20 mA Stromschleifenschnittstelle ist nach DIN 66258 standardisiert Sie arbeitet mit einem maximalen Leerlaufspannungspegel von 24 V Weil diese Spannung bei steilen Signalflanken zu erheblichem Nebensprechen fuhrt ist die Ubertragung mit 20 mA Schnittstellen in Fernmeldekabeln nicht zugelassen Siehe auch HARTSiehe auch BearbeitenTTY SchnittstelleLiteratur BearbeitenFriedrich Wittgruber Digitale Schnittstellen und Bussysteme 2 Auflage Springer Verlag Berlin Heidelberg 2013 ISBN 978 3 663 01615 1 Karl Friedrich Fruh Hrsg Handbuch der Prozessautomatisierung Prozessleittechnik fur verfahrenstechnische Anlagen 4 uberarbeitete Auflage Oldenbourg Industrie Verlag Munchen 2009 ISBN 978 3 8356 3142 7 Harald Schumny Hrsg Personal Computer in Labor Versuchs und Pruffeld Springer Verlag Berlin Heidelberg 1988 ISBN 978 3 540 18871 1 Martin Storm Hrsg Werkstattinformationssysteme Springer Verlag Berlin Heidelberg 1993 ISBN 978 3 540 53439 6 Einzelnachweise Bearbeiten https www beuth de en standard din iec 60381 1 1254835 DIN IEC 60381 1 1985 11 Analoge Signale fur Regel und Steueranlagen Analoge GleichstromsignaleWeblinks BearbeitenAnaloge Signalubertragung Stromschnittstelle 4 20 mA Live Zero Prinzip abgerufen am 28 September 2017 Entwurf einer 4 20 mA Stromschleife abgerufen am 28 September 2017 Patentanmeldung WO2016046277A1 Stromschnittstelle zur Datenkommunikation in einem Kraftfahrzeug Angemeldet am 23 September 2015 veroffentlicht am 31 Marz 2016 Anmelder Continental Teves AG amp Co OHG Erfinder Timo Dietz Schnittstellen abgerufen am 28 September 2017 Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Stromschnittstelle amp oldid 226926542