Knick SensoTrans A 20220P0 Series User manual

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Measuring
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SensoTrans® A 20220P0/...
DMS-Messumformer
Strain-Gauge Transmitters
Convertisseurs pour jauge de contrainte
Transmissores Strain Gauge

2
Garantie
Garantie
Innerhalb von 5 Jahren ab Lieferung auftretende Mängel werden bei
freier Anlieferung im Werk kostenlos behoben.
Zubehör: 1 Jahr.
Änderungen vorbehalten.
Rücksendung
Kontaktieren Sie das Service-Team, Kontaktdaten siehe Rückseite.
Senden Sie das Gerät gereinigt an die Ihnen genannte Adresse.
Entsorgung
Die landesspezischen gesetzlichen Vorschriften für die Entsorgung
von“Elektro/Elektronik-Altgeräten”sind anzuwenden.

3
Inhaltsverzeichnis
Garantie............................................................................................ 2
Sicherheitshinweise ....................................................................... 5
Bestimmungsgemäßer Gebrauch............................................... 6
Prinzipschaltbild................................................................................... 6
Funktion ........................................................................................... 7
3-Port-Trennung der Eingänge, Ausgänge und
Stromversorgung................................................................................. 7
Montage und elektrischer Anschluss ......................................... 8
Maßzeichnung und Schaltelemente ............................................ 8
Messbereiche .................................................................................. 9
Ausgangsnennbereich....................................................................... 9
Verhalten des Ausgangsstroms (4 ... 20 mA) bei
Messbereichsüber- bzw. -unterschreitung...............................10
Verhalten des Ausgangsstroms (0 ... 20 mA) bei
Messbereichsüber- bzw. -unterschreitung...............................10
Beschaltungsvarianten (Sensoranschluss) .............................11
Anschluss Dehnungsmessstreifen-Brücken (DMS)................11
Konfigurierung über Schalter....................................................12
Einstellbereiche ............................................................................13
Tabelle DIP- und Drehkodierschalter ......................................14

4
Konfigurierung über Schalter: Beispiel....................................15
Teach-in-Funktion ........................................................................16
LED und Fehlersignalisierung am Gerät ..................................18
Technische Daten .........................................................................19
Eingangsdaten Dehnungsmessstreifen (DMS) .......................19
Ausgangsdaten...................................................................................20
Übertragungsverhalten...................................................................21
Hilfsenergie ..........................................................................................21
Isolation.................................................................................................21
Normen und Zulassungen..............................................................22
weitere Daten......................................................................................23
Bestelldaten...................................................................................24
Zubehör und Busverbinder ZU 0628........................................25
Inhaltsverzeichnis

5
Sicherheitshinweise
Achtung!
Beim Umgang mit den Bausteinen ist auf Schutzmaßnahmen
gegen elektrostatische Entladung (ESD) zu achten.
Warnung!
Schutz gegen gefährliche Körperströme
Bei Anwendungen mit hohen Arbeitsspannungen ist auf
genügend Abstand bzw. Isolation zu Nebengeräten und auf
Berührungsschutz zu achten.
Achtung!
Die DMS-Messumformer SensoTrans® A 20220 dürfen nur durch vom Betrei-
ber autorisiertes, qualiziertes Fachpersonal installiert werden. Erst nach der
fachgerechten Installation darf das Gerät mit Hilfsenergie versorgt werden.
Während des Betriebs darf keine Bereichsumschaltung vorgenommen wer-
den.
Die nationalen Vorschriften (z. B. für Deutschland DIN VDE 0100) müssen bei
der Installation und Auswahl der Zuleitungen beachtet werden.
Vor Inbetriebnahme bzw. nach jeder Änderung der Parametrierung ist die
bestimmungsgemäße Funktion des Messumformers zu überprüfen (siehe
Sicherheitshandbuch Abschnitt 5.1„Überprüfung der Funktion“).
Eine zweipolige Trennvorrichtung zwischen Gerät und
Netz ist vorzusehen.

6
Die DMS-Messumformer SensoTrans® A 20220 bieten Anschlussmög-
lichkeiten für DMS-Kraftaufnehmer und DMS-Wägezellen in Vollbrü-
cken-Schaltung.
Das Ausgangssignal ist einstellbar auf 0 / 4 ... 20 mA oder 0 ... 5 / 10 V.
Die Umschaltung der Messbereiche erfolgt kalibriert über DIP- und
Drehkodierschalter. Das Gerät wird mit einer Hilfsenergie von 24 V DC
betrieben und besitzt eine galvanische 3-Port-Trennung.
Bestimmungsgemäßer Gebrauch
Eingang
DMS
Ausgang
0(4) ... 20 mA
0 ... (5)10 V
Hilfsenergie
24 V DC
Prinzipschaltbild

7
Der DMS-Messumformer tastet Signale von Dehnungsmessstreifen
periodisch ab und formt den Abtastwert in ein dem Messwert propor-
tionales Ausgangssignal um.
Das Ausgangssignal kann als Spannungs- oder Stromsignal ausgege-
ben werden.
Eine 3-Port-Trennung mit sicherer Trennung nach EN61140 bis zu
300VAC/DC garantiert Personen- und Anlagenschutz sowie eine
unverfälschte Übertragung der Messsignale.
Funktion
3-Port-Trennung der Eingänge, Ausgänge und Stromversorgung
Eingänge
Ausgänge
Stromversorgung
Basisisolierung
Arbeitsspannung bis 300 V AC/DC
Überspannungskategorie II
Verschmutzungsgrad 2
Sichere Trennung nach EN 61140 durch
verstärkte Isolierung gemäß EN 61010-1
Arbeitsspannung bis 300 V AC/DC
Überspannungskategorie II
Verschmutzungsgrad 2
Warnung!
Bei Anwendungen mit
hohen Arbeitsspannun-
gen ist auf genügend
Abstand bzw. Isolation
zu Nebengeräten und
auf Berührungsschutz
zu achten.

8
Die Messumformer werden auf TS 35 Normschienen aufgerastet und
seitlich durch geeignete Endwinkel xiert. Klemmenbelegung siehe
Maßzeichnung. Anschlussquerschnitt: 0,2 mm2... 2,5 mm2(AWG 24-14).
Montage und elektrischer Anschluss
Maßzeichnung und Schaltelemente
Eingang 1 +
Eingang 2 +
Eingang 3 -
Eingang 4 -
Ausgang +
Ausgang -
Hilfsenergie
Hilfsenergie
1
2
3
4
5
6
7
8
Empfindlichkeit (2 Drehkodierschalter)
Nullpunkt (2 Drehkodierschalter)
DIP-Schalter mit folgender Belegung:
1,2,3: Bereich Empfindlichkeit
4, 5, 6: Bereich Nullpunkt
7,8: Wahl Ausgangssignal
Hilfsenergie 24 VDC über Hutschienen-Busverbinder
9
10
11
12
5
6
7
84
3
2
1
11
10
9
93 mm
102 mm
Betriebs-LED (grün) Status-LED (gelb)
Melde-LED (rot)
12
Taster
Bedienöffnung für Taster

9
Der Messumformer kann das Eingangssignal in ein Strom- oder
Spannungssignal umwandeln („Ausgangsnennbereich“):
0 ... 5 V
0 ... 10 V
0 ... 20 mA
4 ... 20 mA
Dabei wird der eingestellte Start-Wert des Messbereichs (siehe S.18)
auf den Anfang des Ausgangsnennbereichs und der End-Wert auf das
Ende des Ausgangsnennbereichs abgebildet. Innerhalb des nutzbaren
Signalbereichs (siehe Tabelle unten) wird der Eingangswert korrekt auf
das Ausgangssignal abgebildet.
Wenn das Eingangssignal außerhalb des nutzbaren Signalbereichs
liegt, wird das Ausgangssignal auf einen Fehlerersatzwert gesetzt und
dies an der Fehler-LED signalisiert.
Messbereiche
A 20220P0/...
Ausgangsnennbereich Nutzbarer Signalbereich
0 ... 5 V 0 ... 5,125 V
0 ... 10 V 0 ... 10,25 V
0 ... 20 mA 0 ... 20,5 mA
4 ... 20 mA 3,8 ... 20,5 mA

10
Messbereiche
Verhalten des Ausgangsstroms (4 ... 20 mA) bei Messbereichs-
über- bzw. -unterschreitung
nutzbarer
Signalbereich
Verhalten des Ausgangsstroms (0 ... 20 mA) bei Messbereichs-
über- bzw. -unterschreitung
nutzbarer
Signalbereich
Eingang
Ausgang [mA]
Startwert Endwert
Eingang
Ausgang [mA]
Startwert Endwert

11
Beschaltungsvarianten (Sensoranschluss)
SensoTrans A 20220P0/...
Sensor Typ Anschluss Abbildung Einstellbar über
Schalter
DMS -7500 ... 7500 mV/V auto 13, 14 x
Anschluss Dehnungsmessstreifen-Brücken (DMS)
13 14
1
2
3
4
DMS
Klemme 1: Brückenspeisespannung (+)
Klemme 4: Brückenspeisespannung (-)
Klemme 2: Messsignal (+)
Klemme 3: Messsignal (-)
UDi
1
2
3
4
DMS
externe Speisung (1 ... 3 V)
Klemme 1: Fühlerleitung (+)
Klemme 4: Fühlerleitung (-)
Klemme 2: Messsignal (+)
Klemme 3: Messsignal (-)
UDi
=

12
Eingangsempndlichkeit (Sensitivity):
Über die Schalter DIP1 bis DIP3 stellen Sie die Vorkommastelle des
Bereiches der Eingangsempndlichkeit (mV/V) ein.
Die Nachkommastellen (x,00 ... x,99) werden mit Hilfe der Drehkodier-
schalter„Sensitivity“ (S) eingestellt.
Konfigurierung über Schalter
Stellen Sie die DIP- und Drehkodierschalter gemäß Tabelle
(Gehäuseaufdruck) ein:
Empndlichkeit
(Drehkodierschalter)
Nullpunkt
(Drehkodierschalter)
DIP S1
DIP 1...3: Bereich Empndlichkeit
DIP 4...6: Bereich Nullpunkt
DIP 7, 8: Wahl Ausgangssignal
[mV/V]
0 0,99 1,99 2,99 3,99-0,99 -1,99
-2,99
-3,99
Bereich DIP S1
12 3
0+S/100
1+S/100 x
2+S/100 x
3+S/100 xx
±(0+s/100) x
±(1+s/100) xx
±(2+s/100) xx
±(3+s/100) xxx
Innerhalb dieser Bereiche wird der exakte Wert
durch die Drehkodierschalter („S“) vorgegeben.
minimaler Eingangsbereich

13
Nullpunkt (Zero Point):
Über die Schalter DIP4, DIP5 und DIP6 stellen Sie die Vorkommastelle
für den Nullpunkt ein, die Nachkommastellen (x,00 ... x,99) werden mit
Hilfe der Drehkodierschalter„Zero“ (Z) eingestellt.
Hinweis
Decken Sie die Schalter nach erfolgter Kongurierung mit der beilie-
genden selbstklebenden Polyimid-Folie ab.
Einstellbereiche
[mV/V]
0 0,99 1,99 2,99 3,99-0,99 -1,99
-2,99
-3,99
Bereich DIP S1
45 6
–(3+Z/100)
–(2+Z/100) x
–(1+Z/100) x
–(0+Z/100) xx
0+Z/100 x
1+Z/100 xx
2+Z/100 xx
3+Z/100 xxx
Ausgangssignale:
Über die Schalter DIP7, DIP8 stellen Sie das Ausgangssignal ein.
Innerhalb dieser Bereiche wird der exakte Wert
durch die Drehkodierschalter („Z“) vorgegeben

14
Tabelle DIP- und Drehkodierschalter
= DIP-Schalter ON

15
Konfigurierung über Schalter: Beispiel
Sensor: Druckkraftsensor, Nennkennwert: 1,5 mV/V
Nullpunkt: – 0,13 mV/V
Messbereich: 0 ... 1,5 mV/V
Ausgangssignal: 4 ... 20 mA
1. Eingangsempndlichkeit einstellen:
1,5 mV/V
Der Nennkennwert liegt im Bereich 1,00 ... 1,99 mV/V:
Bereich einstellen (1+S/100): DIP1 = DIP2 = 0, DIP3 = 1
Ziernwert für Nachkommastellen (Drehkodierschalter): 50
2. Nullpunkt einstellen (siehe Wertangabe auf Sensor):
– 0,13 mV/V
Bereich einstellen –(0+Z): DIP4 = DIP5 = DIP6 = 0
Ziernwert einstellen (Drehkodierschalter): 13
3. Ausgangssignal einstellen:
4 ... 20 mA: DIP7 = 0, DIP8 = 1
Hinweis
Decken Sie die Schalter nach erfolgter Kongurierung mit der beilie-
genden selbstklebenden Polyimid-Folie ab.

16
Teach-in-Funktion
Mit der„Teach-in-Funktion“ kann die Messanordung bestehend aus
Messumformer und DMS justiert werden.
Der aktuelle Messwert wird als Startwert oder Messbereichsendwert
gespeichert. Für unidirektionale Signale (DIP S1-1=0) entspricht der
Startwert dem Nullpunkt und der Endwert der Empndlichkeit. Die
Teach-in-Funktion wird mit dem Taster auf der Gerätefront aktiviert.
Die Betätigung erfolgt beispielsweise mit einem Schraubendreher
(Klingenbreite max. 2,5 mm). In der Frontklappe ist eine entsprechen-
de Önung vorgesehen.
Achtung!
Es darf nur ein Schraubendreher verwendet werden, der sicher gegen
die an den Eingang gelegte Spannung isoliert ist.
Schritt 1: (Erstkonguration)
Stellen Sie über die Schalter DIP1 bis DIP3 die Vorkommastelle des
Bereiches der Eingangsempndlichkeit (mV/V) ein.
Die Nachkommastellen (x,00 ... x,99) werden mit Hilfe der Drehkodier-
schalter„Sensitivity“ (S) eingestellt, siehe Seite 12.
Über die Schalter DIP4, DIP5 und DIP6 stellen Sie die Vorkommastelle
für den Nullpunkt ein, die Nachkommastellen (x,00 ... x,99) werden mit
Hilfe der Drehkodierschalter„Zero“ (Z) eingestellt. Über die Schalter
DIP7 und DIP8 stellen Sie das passende Ausgangssignal ein.
Die Teach-In-Funktion kann nun wie folgt benutzt werden:
Schritt 2: Justage Startwert aufrufen:
Ihre Aktion: Meldung und Reaktion
vom A 20220
Fronttaster 1 mal kurz drücken Die gelbe LED blinkt wiederholt
einmal kurz auf.
Der am Eingang anliegende
Messwert wird als Startwert
gesetzt.

17
Drücken Sie nun innerhalb von
30 s den Fronttaster so lange, bis
die gelbe LED aueuchtet und
wieder verlischt (ca. 3 s).
Gelbe LED leuchtet einmal lang
auf, Startwert ist gespeichert.
Schritt 3: Justage Messbereichsendwert aufrufen:
Ihre Aktion: Meldung und Reaktion
vom A 20220
Fronttaster 2 mal kurz drücken Die gelbe LED blinkt wiederholt
zweimal kurz auf. Der aktuell
anliegende Messwert wird als
Endwert gesetzt.
Drücken Sie nun innerhalb von
30 s den Fronttaster so lange, bis
die gelbe LED aueuchtet und
wieder verlischt (ca. 3 s).
Gelbe LED leuchtet einmal lang
auf, Endwert ist gespeichert.
Schritt 4:
Die gespeicherten Daten werden in der Teach-in-Konguration abge-
legt und durch folgende Schalterstellungen aktiviert:
Eingestellte Werte speichern,
Teach-in-Konguration im Anschluss nicht änderbar:
Alle DIP-Schalter = 0
Alle Drehschalter = 0
Teach-in-Konguration vorerst speichern,
aber über erneuten Teach-in-Prozess änderbar lassen:
Alle DIP-Schalter = 1
Alle Drehschalter = 0
Achtung!
Wird die Teach-in-Konguration nach Abschluss des Teach-In-Prozes-
ses nicht aktiviert, verwendet der Messumformer die über die DIP-/
Drehkodierschalter eingestellte Konguration.
Teach-in-Funktion

18
LED und Fehlersignalisierung am Gerät
grün: Versorgungsspannung vorhanden
gelb: Beim Start einmalige Signalisierung der erkannten An-
schlussart
1-maliges Blinken entspricht interner Speisung,
2-maliges Blinken entspricht externer Speisung
rot: Fehlerstatus; die LED blinkt mit der Anzahl der Fehlernummer
Hinweis: Grüne und rote LED blinken beim Gerätestart kurz auf.
Nr. Fehler
Messbereich unterschritten
Ausgang [mA] Ausgang [V]
Messbereich überschritten
Sensor Kurzschluss
Sensor oen
nicht verwendet
Gerätefehler *)
Schalter verstellt
Parametrierfehler
Poti / DMS: Fehler Widerstand
Anschlusserkennung
*)Fehler selbsthaltend

19
Technische Daten
Eingangsdaten Dehnungsmessstreifen (DMS)
Eingang -7,5 mV/V ... 7,5 mV/V
Brückenwiderstand 200  ... 10 k
Nullpunktabgleich innerhalb des Eingangsbereiches
Speisestrom (int. Speisung) 0 ... 5 mA
Speisespannung
(externe Speisung)
für T ≤ 55 °C: 1 ... 3 V
für T > 55 °C: 1 ... 2,8 V
Leitungsüberwachung auf Kurzschluss und Leitungsbruch
Eingangsfehlergrenzen ± (2 µV/V + 0,1 % v.M.)
für Messspannen ≥ 0,5 mV/V
Temperaturkoezient am
Eingang
50 ppm/K der kongurierten Emp-
ndlichkeit (mittlerer Tk im zuläs-
sigen Betriebstemperaturbereich,
Referenztemperatur 23 °C)
Überlastbarkeit 5 V zwischen allen Eingängen

20
Technische Daten
Ausgangsdaten
Ausgänge 0 ... 20 mA, 4 ... 20 mA,
0 ... 10 V oder 0 ... 5 V,
kalibriert umschaltbar
Aussteuerbereich 0 % bis ca. 102,5 % der Messspanne
bei 0 ... 20 mA, 0 ... 10 V bzw.
0 ... 5 V Ausgang
- 1,25 % ... ca. 102,5 % der Messspanne
bei 4 ... 20 mA Ausgang
Auösung 16 bit
Bürde
Stromausgang
Spannungsausgang
≤ 500 
≥ 10 k
Ausgangsfehlergrenzen
Stromausgang
Spannungsausgang
± (10 µA + 0,05 % v.M.)
± (5 mV + 0,05 % v.M.)
Restwelligkeit
Stromausgang
Spannungsausgang
< 10 mVe (bei 500 Ohm Bürde)
< 10 mVe (bei 10 kOhm Bürde)
Temperaturkoezient am
Ausgang
50 ppm/K vom Endwert (mittlerer Tk
im zulässigen Betriebstemperatur-
bereich, Referenztemperatur 23 °C)
Fehlersignalisierung Ausgang: 4 ... 20 mA:
Strom ≤ 3,6 mA oder ≥ 21 mA
(weitere Daten siehe Tabelle Seite 18)