ME-RedLab TC
USB-Eingabemodul für Thermoelemente
mit 8 Kanälen
Bedienungsanleitung
Ausgabe 1.2 D, Juni 2006
Impressum
Handbuch ME-RedLab® Serie
Ausgabe 1.2 D
Ausgabedatum: Juni 2006
Meilhaus Electronic GmbH
Fischerstraße 2
D-82178 Puchheim bei München, Germany
http://www.meilhaus.de
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der Meilhaus Electronic GmbH reproduziert oder unter Verwendung elektronischer Systeme
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Alle in diesem Handbuch enthaltenen Informationen wurden mit größter Sorgfalt und nach
bestem Wissen zusammengestellt. Dennoch sind Fehler nicht ganz auszuschließen. Aus diesem
Grund sieht sich die Firma Meilhaus Electronic GmbH dazu veranlasst, darauf hinzuweisen, dass
sie weder eine Garantie(abgesehen von den vereinbarten Garantieansprüchen) noch die
juristische Verantwortung oder irgendeine Haftung für Folgen, die auf fehlerhafte Angaben
zurückgehen, übernehmen kann. Für die Mitteilung eventueller Fehler sind wir jederzeit dankbar.
ME-RedLab, ME, Meilhaus und das ME-Logo sind eingetragene Warenzeichen von Meilhaus
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Studio sind entweder Marken oder eingetragene Marken der Microsoft Corporation. LabVIEW ist
eine Marke von National Instruments. Alle anderen Maren sind Eigentum der betreffenden
Besitzer.
3
Inhaltsverzeichnis
Einleitung...................................................................................................................................................................................... 6
Über diese Bedienungsanleitung ........................................................................................................6
Was können Sie in dieser Bedienungsanleitung erfahren...................................................................................6
In dieser Bedienungsanleitung verwendete Hinweise ........................................................................................6
Wo finden Sie weitere Informationen.................................................................................................................6
Kapitel 1 ........................................................................................................................................................................................ 7
Vorstellung des ME-RedLab TC ..........................................................................................................7
Überblick: Die Funktionen des ME-RedLab TC................................................................................................7
Blockschaltbild des ME-RedLab TC..................................................................................................................8
Bestandteile der Software...................................................................................................................................8
Der einfache Anschluss eines ME-RedLab TC an Ihren Computer ...................................................................9
Kapitel 2 ...................................................................................................................................................................................... 10
Installation des ME-RedLab TC .........................................................................................................10
Was ist im Lieferumfang des ME-RedLab TC enthalten?................................................................................10
Hardware .........................................................................................................................................................................10
Software und Dokumentation ..........................................................................................................................................10
Auspacken des ME-RedLab TC .......................................................................................................................11
Installation der Software...................................................................................................................................11
Installation der Hardware .................................................................................................................................11
Konfiguration des ME-RedLab TC ..................................................................................................................12
Kalibrierung des ME-RedLab TC ....................................................................................................................12
Kapitel 3 ...................................................................................................................................................................................... 13
Sensoranschlüsse ..............................................................................................................................13
Anschlussbelegung...........................................................................................................................................13
Eingangsklemmen für Thermoelemente (C0H/C0L bis C7H/C7L).................................................................................14
Massekontakte (GND) .....................................................................................................................................................14
Stromanschlüsse (+5V)....................................................................................................................................................14
Digitale Kontakte (DIO0 bis DIO7).................................................................................................................................14
CJC-Sensoren ..................................................................................................................................................................15
Anschlüsse für Thermoelemente ......................................................................................................................15
Verdrahtung.....................................................................................................................................................................15
Digitale E/A-Anschlüsse ..................................................................................................................................16
Kapitel 4 ...................................................................................................................................................................................... 17
Funktionale Details .............................................................................................................................17
Messungen der Thermoelemente......................................................................................................................17
Kaltstellenkompensation (CJC) .......................................................................................................................................17
Datenlinearisierung..........................................................................................................................................................17
Erkennung offener Thermoelemente................................................................................................................................17
USB-Anschluss.................................................................................................................................................18
LED ..................................................................................................................................................................18
Stromversorgung ..............................................................................................................................................18
Kapitel 5 ...................................................................................................................................................................................... 19
Spezifikationen....................................................................................................................................19
Analoge Eingänge.............................................................................................................................................19
Kanalkonfigurationen.......................................................................................................................................19
Genauigkeit.......................................................................................................................................................20
4
Bedienungsanleitung des ME-RedLab TC
Genauigkeit der Temperaturmessungen...........................................................................................................................20
Durchsatzrate....................................................................................................................................................20
Digitale Eingänge/Ausgänge ............................................................................................................................21
Speicher............................................................................................................................................................21
Microcontroller.................................................................................................................................................21
USB-Spannung +5V.........................................................................................................................................21
Stromversorgung ..............................................................................................................................................22
USB-Spezifikationen........................................................................................................................................22
Umgebungsanforderungen................................................................................................................................22
Mechanische Eigenschaften..............................................................................................................................22
Anschlussbelegung und Anschlussart der Schraubklemmen............................................................................23
Anschlussbelegung ..........................................................................................................................................................23
5
Einleitung
Über diese Bedienungsanleitung
Was können Sie in dieser Bedienungsanleitung erfahren
Diese Bedienungsanleitung erläutert, wie Sie den ME-RedLab TC installieren, konfigurieren und
verwenden, um den gesamten Funktionsumfang der USB-Temperaturmessung in Anspruch nehmen zu
können.
In diesem Benutzerhandbuch finden Sie auch Verweise auf weiterführende Dokumente und auf Ressourcen
für technischen Support.
In dieser Bedienungsanleitung verwendete Hinweise
Weitere Informationen zu…
Umrahmter Text enthält zusätzliche Informationen und nützliche Hinweise zu dem jeweiligen Thema.
Vorsicht! Grau unterlegte Vorsichtshinweise sollen ihnen dabei helfen, dass Sie weder sich selbst noch
andere verletzen, Ihre Hardware nicht beschädigen und keine Daten verlieren.
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Fetter Text Fett gedruckt sind Bezeichnungen von Objekten auf dem Bildschirm wie
Kursiver Text Kursiv gedruckt werden die Bezeichnungen von Anleitungen und Hilfethemen, aber
Spitze Klammern, in denen durch einen Doppelpunkt getrennte Zahlen stehen,
kennzeichnen einen Zahlenbereich (z.B. zu einem Register zugeordnete Werte, BitEinstellungen usw).
Schaltflächen, Textfelder und Kontrollkästchen. Zum Beispiel:
1. Legen Sie die Diskette oder CD ein und klicken Sie auf OK.
auch Wörter oder Satzteile, die besonders hervorgehoben werden sollen. Z. B.:
Das Installationsverfahren für InstaCal wird im Schnellstarthandbuch erläutert.
Berühren Sie niemals die freiliegenden Stifte oder Verbindungen auf der Platine.
Wo finden Sie weitere Informationen
Die folgenden elektronischen Dokumente enthalten nützliche Informationen zum ME-RedLab TC.
Das Schnellstarthandbuch finden Sie auf CD unter „Documents“.
Die Anleitungen zum Anschluss der Signale finden Sie auf CD unter „Documents“.
Die Benutzeranleitung für die Universal Library finden Sie auf CD unter „Documents“.
Die Funktionsbeschreibung für die Universal Library finden Sie auf CD unter „Documents“.
Die Benutzeranleitung für die Universal Library für LabVIEW™ finden Sie auf CD unter
„Documents“
6
Kapitel 1
Vorstellung des ME-RedLab TC
Überblick: Die Funktionen des ME-RedLab TC
Diese Bedienungsanleitung enthält alle Informationen, die Sie zur Verbindung des ME-RedLab TC mit
Ihrem Computer und mit den zu messenden Signalen benötigen.
Der ME-RedLab TC ist ein Full-Speed USB-2.0-Eingabemodul für Thermoelemente und wird von
Microsoft® Windows® 98 (zweite Ausgabe), Windows ME, Windows 2000 und Windows XP unterstützt.
Der ME-RedLab TC ist vollständig mit USB-1.1- und USB-2.0-Anschlüssen kompatibel.
Er verfügt über acht differentielle Eingänge für Thermoelemente. Über acht voneinander unabhängige,
TTL-kompatible digitale E/A-Kanäle können TTL-Eingänge überwacht, Daten mit externen Geräten
ausgetauscht oder ein Alarm ausgelöst werden. Die digitalen E/A-Kanäle sind per Software als Eingang
oder Ausgang programmierbar.
Mit dem ME-RedLab TC können Sie Messungen von Thermoelementen der Typen J, K, R, S, T, N, E und
B verarbeiten.
Der ME-RedLab TC ist mit zwei integrierten Sensoren zur Kaltstellenkompensation (CJC) für die
Messungen der Thermoelemente versehen.
Eine spezielle Funktion zur Erkennung offener Thermoelemente hilft Ihnen, ein defektes Teil zu
identifizieren. Ein integrierter Mikroprozessor linearisiert automatisch die Messdaten.
Der ME-RedLab TC ist ein selbstständiges Plug&Play-Modul und wird über das USB-Kabel mit Strom
versorgt. Es ist keine externe Stromversorgung erforderlich. Alle konfigurierbaren Optionen lassen sich
über eine Software programmieren.
Der ME-RedLab TC lässt sich vollständig über die Software kalibrieren.
7
Bedienungsanleitung des ME-RedLab TC Vorstellung des ME-RedLab TC
Blockschaltbild des ME-RedLab TC
Das nachfolgende Blockschaltbild zeigt alle Funktionen des ME-RedLab TC.
Genaue 5VRef.-Spg.
DIO
USB
USB
Controller
USB
+5V
E/A-Isolator
Isolierter
DC/DC
500 V
Isolation
Temp.-Sensor
Mikro-
Controller
(+12)
(-12)
8
SPI
24-Bit A/D
(CH0, CH1)
24-Bit A/D
(CH2, CH3)
24-Bit A/D
(CH4, CH5)
24-Bit A/D
(CH6, CH7)
Eingang
Eingang
CJC
CH0-3
Eingang
Eingang
CJC
CH4-7
Schraubklemmen Schraubklemmen
Abb. 1-1. Blockschaltbild des ME-RedLab TC
Bestandteile der Software
Informationen über InstaCal (Installations-, Kalibrier- und Testprogramm) sowie über weitere Software,
die sich im Lieferumfang des ME-RedLab TC befindet, finden Sie im Schnellstarthandbuch, das Sie als
PDF-Datei im Wurzelverzeichnis der CD finden.
8
Bedienungsanleitung des ME-RedLab TC Vorstellung des ME-RedLab TC
Der einfache Anschluss eines ME-RedLab TC an Ihren Computer
So einfach war die Installation eines Geräts zur Datenerfassung noch nie.
Das ME-RedLab TC benutzt HID-Treiber von Microsoft. Diese Treiber sind in allen Windows-
Versionen enthalten, die USB-Anschlüsse unterstützen. Wir verwenden die Microsoft-Treiber, weil sie
weit verbreitet sind und Ihnen die vollständige Kontrolle über Ihr Gerät und besonders hohe
Datenübertragungsraten für den ME-RedLab TC ermöglichen. Es werden keine Treiber anderer
Hersteller benötigt.
Der ME-RedLab TC ist vollständig plug&play-fähig. Sie brauchen keine Jumper zu setzen, DIP-
Schalter einzustellen oder Interrupts zu konfigurieren.
Sie können den ME-RedLab TC vor oder nach der Installation der Software anschließen und brauchen
Ihren Computer vorher nicht herunterzufahren. Wenn Sie ein HID mit Ihrem System verbinden,
erkennt es Ihr Computer automatisch und konfiguriert die erforderliche Software. Über einen USBHub können Sie mehrere HID-Peripheriegeräte an Ihr System anschließen und mit Strom versorgen.
Sie können Ihr System über ein standardmäßiges 4-adriges Kabel mit verschiedenen Geräten
verbinden. Der USB-Anschluss ersetzt die seriellen und parallelen Anschlüsse durch eine einzige,
standardisierte Plug&Play-Kombination.
Sie brauchen kein separates Netzteil. Über den USB-Bus wird der Strom automatisch an alle mit Ihrem
System verbundenen Peripheriegeräte geleitet.
Über USB-Verbindungen können die Daten zwischen einem Computer und dem Peripheriegerät in
beiden Richtungen ausgetauscht werden.
9
Installation des ME-RedLab TC
Was ist im Lieferumfang des ME-RedLab TC enthalten?
Die folgenden Gegenstände werden mit dem ME-RedLab TC geliefert.
Hardware
In Ihrer Lieferung sollten die folgenden Elemente enthalten sein.
ME-RedLab TC
Kapitel 2
USB-Kabel (2 Meter lang)
Software und Dokumentation
Neben dieser Bedienungsanleitung für die Hardware befindet sich ein Schnellstarthandbuch im Wurzelverzeichnis der mitgelieferten CD. Lesen Sie diese Broschüre bitte vollständig durch, bevor Sie die
Software und Hardware installieren.
Das Schnellstart-Handbuch erklärt die Installation und Einsatz der Software, die auf CD mitgeliefert wird.
10
Bedienungsanleitung des ME-RedLab TC Installation des ME-RedLab TC
Auspacken des ME-RedLab TC
Wie bei allen elektronischen Geräten sollten Sie sorgfältig mit dem ME-RedLab TC umgehen, um Schäden
durch statische Elektrizität zu vermeiden. Erden Sie sich mit einem Erdungsarmband, oder indem Sie
einfach das Computergehäuse oder einen anderen geerdeten Gegenstand berühren, bevor Sie das MERedLab TC auspacken, so dass eventuell aufgestaute statische Energie abgeleitet werden kann.
Falls Ihr ME-RedLab TC beschädigt ist, informieren Sie Meilhaus Electronic bitte unverzüglich per
Telefon, Fax oder E-Mail.
Telefon: +49 (0) 89/8901660
Fax: +49 (0) 89/89016628
E-Mail: support@meilhaus.com
Installation der Software
Im Schnellstarthandbuch finden Sie Anleitungen zur Installation der Programme auf der CD.
Installation der Hardware
Um das ME-RedLab TC an Ihr System anzuschließen, schalten Sie Ihren Computer ein und verbinden Sie
das USB-Kabel mit einem USB-Anschluss des Computers oder mit einem externen USB-Hub, der mit
Ihrem Computer verbunden ist. Über das USB-Kabel wird der ME-RedLab TC mit Strom und Daten
versorgt.
Wenn Sie das ME-RedLab TC (gleichbedeutend mit USB-TC in den folgenden Abbildungen) zum ersten
Mal anschließen, öffnet sich ein Popup-Fenster (Windows XP) oder ein Dialog (bei anderen WindowsVersionen) mit der Angabe
ME-RedLab TC erkannt wird.
Wenn dieses Fenster bzw. Dialogfeld verschwindet, ist die Installation abgeschlossen. Die USB-LED
blinkt auf und leuchtet dann kontinuierlich. Dadurch wird angezeigt, dass zwischen dem ME-RedLab TC
und Ihrem Computer eine Verbindung besteht.
Vorsicht! Trennen Sie kein Gerät vom USB-Bus, während der Computer mit dem ME-RedLab TC
Daten austauscht, da Sie sonst Daten verlieren und/oder nicht mehr mit dem ME-RedLab TC
kommunizieren können.
Wenn die LED erlischt
Wenn die LED leuchtet und dann ausgeht, wurde die Kommunikation zwischen Computer und MERedLab TC abgebrochen. Um die Verbindung wieder aufzunehmen, entfernen Sie das USB-Kabel vom
Computer und stecken es dann wieder ein. Jetzt sollte die Kommunikation wieder funktionieren und die
LED leuchten.
Found New Hardware (Neue Hardwarekomponente gefunden), sobald der
11
Bedienungsanleitung des ME-RedLab TC Installation des ME-RedLab TC
Konfiguration des ME-RedLab TC
Alle Optionen zur Konfiguration der Hardware des ME-RedLab TC lassen sich über die Software
programmieren. Mit InstaCal können Sie den Typ des Thermoelements für jedes Kanalpaar einstellen. Die
Konfigurationsoptionen sind im eigenen Mikro-Controller des ME-RedLab TC im permanenten EEPROMSpeicher gespeichert. Die Optionen werden beim Einschalten geladen. Die Konfiguration ist standardmäßig
auf Thermoelement Typ J eingestellt.
Geben Sie dem ME-RedLab TC nach dem Einschalten 30 Minuten Zeit zum Warmlaufen, bevor Sie mit
dem Messen beginnen. Dadurch verringert sich die thermische Drift und die Messungen können in der
gewünschten Genauigkeit durchgeführt werden.
Kalibrierung des ME-RedLab TC
Das ME-RedLab TC lässt sich über InstaCal vollständig kalibrieren. Warten Sie vor der Eichung etwa
30 Minuten, damit das Gerät warmlaufen kann.
12
Kapitel 3
Sensoranschlüsse
Das ME-RedLab TC unterstützt Thermoelemente der Typen J, K, R, S, T, N, E und B.
Auswahl des Thermoelements
Die Auswahl des Thermoelements hängt von den Anforderungen Ihrer Anwendung ab. Sehen Sie die
Temperaturbereiche und Genauigkeiten der einzelnen Typen durch und suchen Sie dasjenige heraus, das
am besten für die Anwendung geeignet ist.
Anschlussbelegung
Das ME-RedLab TC verfügt über vier Klemmreihen, zwei Reihen am oberen Gehäuserand und zwei am
unteren Rand. Jede Reihe besteht aus 26 Anschlüssen. Zwischen den einzelnen Klemmreihen befinden sich
zwei integrierte CJC-Sensoren, die für die Messungen der Thermoelemente verwendet werden. In
Abbildung 3-1 finden Sie eine Übersicht über die einzelnen Signale.
RSVD
27 RSVD
28 GND
29 C7L
30 C7H3132 NC
6
RSVD
RSVD
33 C6L
34 C6H
35 NC
36
37
CJC SensorCJC Sensor
11
10
RSVD
38 GND
39 C5L
40 C5H4142 NC
16
RSVD
43 C4L
44 C4H
45 NC4647 +5V
48 GND
49 DIO7
50 DIO6
51 DIO5
52 DIO4
20
RSVD 1
NC 2
RSVD
C0H 3
C0L 4
NC 5
RSVD
C1H 7
C1L 8
GND 9
RSVD
NC 12
RSVD
C2H 13
C2L 14
NC 15
RSVD
C3H 17
C3L 18
GND 19
+5V 21
GND 22
DIO0 23
DIO1 24
DIO2 25
DIO3 26
Abb. 3-1. Anschlussbelegung des ME-RedLab TC
13
Bedienungsanleitung des ME-RedLab TC Sensoranschlüsse
Tabelle 3-1. Beschreibung der Anschlüsse des ME-RedLab TC
Stift Signalname Beschreibung des Stifts Stift Signalname Beschreibung des Stifts
1 RSVD Reserviert, nicht verwenden 27 RSVD Reserviert, nicht verwenden
2 NC Nicht angeschlossen 28 GND Masse
3 C0H CH0-Sensoreingang (+) 29 C7L CH7-Sensoreingang (-)
4 C0L CH0-Sensoreingang (-) 30 C7H CH7-Sensoreingang (+)
5 NC Nicht angeschlossen 31 RSVD Reserviert, nicht verwenden
6 RSVD Reserviert, nicht verwenden 32 NC Nicht angeschlossen
7 C1H CH1-Sensoreingang (+) 33 C6L CH6-Sensoreingang (-)
8 C1L CH1-Sensoreingang (-) 34 C6H CH6-Sensoreingang (+)
9 GND Masse 35 NC Nicht angeschlossen
10 RSVD Reserviert, nicht verwenden 36 RSVD Reserviert, nicht verwenden
11 RSVD Reserviert, nicht verwenden 37 RSVD Reserviert, nicht verwenden
12 NC Nicht angeschlossen 38 GND Masse
13 C2H CH2-Sensoreingang (+) 39 C5L CH5-Sensoreingang (-)
14 C2L CH2-Sensoreingang (-) 40 C5H CH5-Sensoreingang (+)
15 NC Nicht angeschlossen 41 RSVD Reserviert, nicht verwenden
16 RSVD Reserviert, nicht verwenden 42 NC Nicht angeschlossen
17 C3H CH3-Sensoreingang (+) 43 C4L CH4-Sensoreingang (-)
18 C3L CH3-Sensoreingang (-) 44 C4H CH4-Sensoreingang (+)
19 GND Masse 45 NC Nicht angeschlossen
20 RSVD Reserviert, nicht verwenden 46 RSVD Reserviert, nicht verwenden
21 +5V +5V Ausgang 47 +5V +5V Ausgang
22 GND Masse 48 GND Masse
23 DIO0 Digitaler Eingang/Ausgang 49 DIO7 Digitaler Eingang/Ausgang
24 DIO1 Digitaler Eingang/Ausgang 50 DIO6 Digitaler Eingang/Ausgang
25 DIO2 Digitaler Eingang/Ausgang 51 DIO5 Digitaler Eingang/Ausgang
26 DIO3 Digitaler Eingang/Ausgang 52 DIO4 Digitaler Eingang/Ausgang
CJC-Sensor
CJC-Sensor
Verwenden Sie für die Signalverbindungen Leitungsquerschnitte von AWG 16 bis 30.
Ziehen Sie die Schraubanschlüsse fest
Wenn Sie einen Draht in die Schraubklemmen stecken, achten Sie bitte darauf, dass Sie die Schrauben fest
anziehen. Eine leichte Berührung der Oberfläche einer Klemme reicht nicht aus, um eine korrekte
Verbindung herzustellen.
Eingangsklemmen für Thermoelemente (C0H/C0L bis C7H/C7L)
An die differentiellen Sensoreingänge (C0H/C0L bis C7H/C7L) können Sie bis zu acht Thermoelemente
anschließen. Der ME-RedLab TC unterstützt Thermoelemente der Typen J, K, R, S, T, N, E und B.
Massekontakte (GND)
Über die sechs Massekontakte (GND) erfolgt der Massebezug der Eingangskanäle und DIO-Bits. Sie sind
von der USB-Masse isoliert (500 VDC).
Stromanschlüsse (+5V)
Die beiden +5V-Anschlüsse sind von den USB +5V isoliert (500 VDC).
Digitale Kontakte (DIO0 bis DIO7)
An die Klemmen DIO0 bis DIO7 können Sie bis zu acht digitale E/A-Kanäle anschließen. Die einzelnen
Anschlüsse lassen sich mit der Software als Eingang oder Ausgang konfigurieren.
14
Bedienungsanleitung des ME-RedLab TC Sensoranschlüsse
CJC-Sensoren
Das ME-RedLab TC verfügt über zwei integrierte, hochgenaue Temperatursensoren. Ein Sensor befindet
sich auf der rechten Seite des Geräts, der andere auf der linken Seite.
Anschlüsse für Thermoelemente
Ein Thermoelement besteht aus zwei unterschiedlichen Metallen, die an einem Ende miteinander verbunden sind. Wird die Verbindung der Metalle erwärmt oder abgekühlt, entsteht eine Spannung, die der
jeweiligen Temperatur entspricht.
Das ME-RedLab TC führt vollständige Temperaturmessungen aus, ohne dass geerdete Widerstände
erforderlich wären. Die Software gibt einen 32-Bit-Gleitkommawert im Spannungs- oder Temperaturformat aus. Für jeden analogen Eingang steht eine spezielle Funktion zur Erkennung offener Thermoelemente zur Verfügung, die automatisch feststellt, ob ein Thermoelement offen oder defekt ist.
Mit InstaCal können Sie den Typ des Thermoelements (J, K, R, S, N, E und B) und einen oder mehrere
Eingangskanäle festlegen, an die das Element angeschlossen werden soll.
Verdrahtung
Verbinden Sie das Thermoelement über eine differentielle Verbindung wie in Abbildung 3-2 gezeigt mit
dem ME-RedLab TC.
I#+
NC
C#H
C#L
4W##
IC##
C#H
C#L
GND
I#-
Abb. 3 2. Typische Verbindung eines Thermoelements
Verbinden Sie die Thermoelemente so mit dem ME-RedLab TC, dass sie keine Verbindung zu den GNDKlemmen (Klemme 9, 19, 28, 38) haben. Die GND-Klemmen des ME-RedLab TC sind gegen Masse
isoliert, so dass Sie die Sensoren der Thermoelemente erden können, sofern die Isolierung der GNDKlemmen (9, 19, 28, 38) gegen Masse gewahrt bleibt.
Wenn Thermoelemente an leitenden Oberflächen angebracht werden, darf der Spannungsunterschied
zwischen mehreren Thermoelementen höchstens ±1,4 V betragen. Wir empfehlen, wo immer möglich
isolierte oder nicht geerdete Thermoelemente zu verwenden.
Maximale Eingangsspannung zwischen Analogeingang und Masse
Die höchstmögliche Eingangsspannung zwischen einem analogen Eingang und den isolierten MasseKlemmen beträgt bei eingeschaltetem ME-RedLab TC ±25 V Gleichstrom und bei ausgeschaltetem Gerät
±40V.
Verwenden Sie zur Verlängerung des Thermoelements die gleiche Drahtart, so dass der von thermischen
EMK verursachte Fehler möglichst gering bleibt.
15
Bedienungsanleitung des ME-RedLab TC Sensoranschlüsse
Digitale E/A-Anschlüsse
An die Steckfahnen DIO0 bis DIO7 können Sie bis zu acht digitale E/A-Leitungen anschließen. Die
einzelnen digitalen Anschlüsse lassen sich als Eingang oder Ausgang konfigurieren. Alle digitalen E/ALeitungen werden mit einem Widerstand von 47 kOhm auf +5V gebracht (Standardeinstellung). Auf
Bestellung kann der Widerstand werkseitig als Pulldown-Widerstand eingestellt werden.
Wenn die digitalen Anschlüsse als Eingang konfiguriert sind, kann der Zustand der TTL-Eingänge über die
digitalen E/A-Anschlüsse des ME-RedLab TC überwacht werden. In Abbildung 3-3 finden Sie eine
schematische Darstellung. Wenn Sie den Schalter auf den +5V-Eingang legen, liest DIO0 WAHR (1). Wird
der Schalter auf GND gestellt, liest DIO0 FALSCH (0).
DIO0
+5V+GND
Abb. 3-3. Erkennung der Schalterstellung durch den digitalen Kanal DIO0
Vorsicht! Die GND-Klemmen des ME-RedLab TEMP (9, 19, 28, 38) sind zusammengeschaltet und
gegen Masse isoliert. Wenn bei der Verwendung von digitalen E/A und leitenden Thermoelementen
eine Erdung erfolgt, sind die Thermoelemente nicht mehr isoliert. In diesem Fall dürfen sie nicht mit
leitenden Oberflächen verbunden werden, die geerdet werden könnten.
Allgemeine Informationen zu digitalen Signalverbindungen und digitalen E/A-Techniken finden Sie in der
Anleitung zu Signalverbindungen im Unterverzeichnis „Documents“ der CD.
16
Kapitel 4
Funktionale Details
Messungen der Thermoelemente
Ein Thermoelement besteht aus zwei unterschiedlichen Metallen, die an einem Ende miteinander
verbunden sind. Wird die Verbindung der Metalle erwärmt oder abgekühlt, entsteht eine Spannung, die der
jeweiligen Temperatur entspricht.
Die Hardware des ME-RedLab TC wandelt die Ausgangsspannung des Thermoelements in eine GleichtaktEingangsspannung um, indem auf der Unterseite des Elements am C#L-Eingang +2,5 V angelegt werden.
Verbinden Sie die Sensoren der Thermoelemente immer potentialfrei mit dem ME-RedLab TC. Versuchen
Sie nicht, C#L an der Unterseite mit GND oder einem geerdeten Widerstand zu verbinden.
Kaltstellenkompensation (CJC)
Wenn sie die Sensorkabel eines Thermoelements mit dem Eingangskanal verbinden, erzeugen die
unterschiedlichen Metalle an den Steckfahnen des ME-RedLab TC einen zusätzlichen Thermoknoten. An
dieser Stelle entsteht ein kleiner Spannungsfehler, der über eine Kaltstellenkompensation aus der
Gesamtmessung entfernt werden muss. Der gemessene Spannungswert enthält sowohl die Spannung des
Thermoelements als auch die Kaltstellenspannung. Um diesen Fehler zu kompensieren, zieht der MERedLab TC die Spannung an der Kaltstelle von der Spannung des Thermoelements ab.
Das ME-RedLab TC verfügt über zwei hochauflösende Temperatursensoren, die in das Gehäuse des MERedLab TC integriert sind. Ein Sensor befindet sich auf der rechten Seite des Geräts, der andere auf der
linken Seite. Die CJC-Sensoren messen die Durchschnittstemperatur an den Steckfahnen, so dass die
Kaltstellenspannung errechnet werden kann. Ein Softwarealgorithmus korrigiert die an den Steckfahnen
aufgetretenen Werte automatisch, indem die errechnete Kaltstellenspannung von der Spannungsmessung
der Thermoelemente an den analogen Eingängen abgezogen wird.
Verlängerung eines Thermoelements
Verwenden Sie zur Verlängerung des Thermoelements die gleiche Drahtart, so dass der von thermischen
EMK verursachte Fehler möglichst gering bleibt.
Datenlinearisierung
Nach Abschluss der CJC-Korrektur an den Messdaten linearisiert ein integrierter Microcontroller die Daten
automatisch mit Hilfe der Linearisierungskoeffizienten des US-Instituts für Standards und Technologie
(NIST) für den jeweiligen Typ des Thermoelements.
Die Messdaten werden als 32-Bit-Gleitkommawert im konfigurierten Format (Spannung oder Temperatur)
ausgegeben.
Erkennung offener Thermoelemente
Das ME-RedLab TC verfügt über eine Funktion zur Erkennung offener Thermoelemente für alle analogen
Eingangskanäle. Die Software ermittelt alle offenen oder kurzgeschlossenen Schaltkreise im Sensor. Ein
offener Kanal wird erkannt, indem die Eingangsspannung auf einen Wert unter der Ausgangsspannung
eines Thermoelements gedrückt wird. Die Software nimmt dies als ungültigen Wert wahr und kennzeichnet
den entsprechenden Kanal. Wenn ein offenes Thermoelement erkannt wird, werden nacheinander alle
Kanäle abgefragt.
17
Bedienungsanleitung des ME-RedLab TC Funktionale Details
Eingangsleckstrom
Wenn die Erkennung offener Thermoelemente aktiviert ist, wird ein Eingangsleckstrom von max. 105 nA
in das Element geleitet. Dadurch entsteht eine Fehlerspannung über dem gesamten Leitungswiderstand des
Thermoelements, die sich nicht von der zu messenden Spannung unterscheiden lässt. Sie können diese
Fehlerspannung anhand der folgenden Formel abschätzen:
Fehlerspannung = Widerstand des Thermoelements x 105 nA
Um diesen Fehler zu vermindern, verkürzen Sie das Thermoelement, so dass sein Widerstand geringer
wird, oder verwenden Sie einen Draht mit einem größeren Durchmesser. Wenn die Erkennung offener
Thermoelemente deaktiviert ist, wird ein Eingangsleckstrom von max. 30 nA in das Element geleitet.
USB-Anschluss
Der USB-Anschluss versorgt das Gerät mit +5V und den Daten. Es ist keine externe Stromversorgung
erforderlich.
LED
Die LED zeigt den Verbindungsstatus des ME-RedLab TC an. Sie benötigt eine Stromstärke von bis zu
5 mA. In Tabelle 4-1 finden Sie Angaben zur LED-Anzeige des ME-RedLab TC.
Tabelle 4-1. LED-Anzeige
LED-Anzeige Bedeutung
leuchtet grün Das ME-RedLab TC ist an einen Computer oder externen USB-Hub angeschlossen.
blinkt grün Daten werden übertragen.
Sobald eine Verbindung besteht, sollte die LED drei Mal aufblinken und dann kontinuierlich
leuchten (zeigt an, dass die Installation erfolgreich war).
Stromversorgung
Die beiden +5V-Anschlüsse sind von den USB +5V isoliert (500 VDC).
Vorsicht! Die +5V-Anschlüsse sind Ausgänge. Schließen Sie daran also kein externes Netzteil an. Sie
könnten den ME-RedLab TC und eventuell auch Ihren Computer beschädigen.
18
Kapitel 5
Spezifikationen
Wenn nicht anders angegeben, beträgt die normale Betriebstemperatur 25 °C.
Kursiv gedruckte Spezifikationen sind durch das Design vorgegeben.
Analoge Eingänge
Tabelle 5-1. Allgemeine Spezifikationen der analogen Eingänge
Parameter Zustände Spezifikation
A/D-Wandler Vier Dual 24-Bit, Sigma-Delta
Anzahl der Kanäle 8 differentielle Kanäle
Isolierung der Eingänge
Kanalkonfiguration Sensor für Thermoelemente
Differentielle Eingangsspannung Thermoelement ±0,080 V
Absolute maximale Eingangsspannung
Eingangsimpedanz Min. 5 GigaOhm
Eingangsleckstrom
Gegentaktstörunterdrückungsverhältnis f
Gleichtaktstörunterdrückungsverhältnis f
Auflösung 24 Bit
Keine fehlenden Codes 24 Bit
Eingangskopplung DC
Anlaufzeit Min. 30 Minuten
Erkennung offener Thermoelemente
Genauigkeit des CJC-Sensors
±C0x bis ±C7x in Bezug auf
GND (Stifte 9,19,28,38)
Erkennung offener
Thermoelemente aktiviert
= 60 Hz Min. 90 dB.
IN
= 50 Hz/60 Hz Min. 100 dB
IN
15 °C bis 35 °C ±0,25 °C typ.,
0 °C bis 70 °C -1,0 bis +0,5 °C max
Min. 500 VDC zwischen Kabel und
USB-Schnittstelle
±25 V eingeschaltet, ±40 V
ausgeschaltet.
Max. 105 nA
Automatisch aktiviert, wenn Kanalpaar
für Thermosensoren konfiguriert ist.
Die Erkennung dauert maximal 3
Sekunden.
±0,5 °C max.
Kanalkonfigurationen
Tabelle 5-2. Spezifikationen der Kanalkonfiguration
Sensorkategorie Zustände Spezifikation
Thermoelement J, K, S, R, B, E, T oder N 8 differentielle Kanäle
Hinweis 1: Änderungen der Kanalkonfiguration werden von der Firmware im EEPROM auf einem
getrennten Microcontroller gespeichert. Die Änderungen erfolgen über Befehle von einer
externen Anwendung. Aufgrund der Nutzung des EEPROM bleibt die Konfiguration
permanent gespeichert.
Hinweis 2: Werksseitig ist Typ J konfiguriert.
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Bedienungsanleitung des ME-RedLab TC Spezifikationen
Genauigkeit
Genauigkeit der Temperaturmessungen
Tabelle 5-3. Genauigkeit der Thermoelemente einschließlich CJC-Messfehler
Sensortyp Maximaler Fehler Typischer Fehler Temperaturbereich
±1,499 °C ±0,507 °C -210 bis 0 °C J
±0,643 °C ±0,312 °C 0 bis 1200 °C
±1,761 °C ±0,538 °C -210 bis 0 °C K
±0,691 °C ±0,345 °C 0 bis 1372 °C
±2,491°C ±0,648 °C -50 bis 250 °C S
±1,841 °C ±0,399 °C 250 bis 1768,1 °C
±2,653 °C ±0,650 °C -50 bis 250 °C R
±1,070 °C ±0,358 °C 250 bis 1768,1 °C
±1,779 °C ±0,581 °C 250 bis 700 °C B
±0,912 °C ±0,369 °C 700 bis 1820 °C
±1,471 °C ±0,462 °C -200 bis 0 °C E
±0,639 °C ±0,245 °C 0 bis 1000 °C
±1,717 °C ±0,514 °C -200 bis 0 °C T
±0,713 °C ±0,256 °C 0 bis 600 °C
±1,969 °C ±0,502 °C -200 bis 0 °C N
±0,769 °C ±0,272 °C 0 bis 1300 °C
Hinweis 3: Zu den Spezifikationen von Thermoelementen gehören die Linearisierung, Kaltstellen-
kompensation und das Systemrauschen. Diese Angaben gelten für ein Jahr oder 3.000
Betriebsstunden, je nachdem, was vorher eintritt, und für einen Betrieb des ME-RedLab TC
zwischen 15 °C und 35 °C. Bei Messungen außerhalb dieses Bereichs fügen Sie zum
angegebenen maximalen Fehler ±0,5 Grad hinzu. An beiden Seiten des Moduls befinden sich
CJC-Sensoren. Bei den oben aufgeführten Genauigkeitswerten wurde davon ausgegangen,
dass die Schraubklemmen die gleiche Temperatur wie die CJC-Sensoren haben. Die
aufgeführten Fehlerwerte berücksichtigen keine Fehler in den Thermoelementen. Weitere
Einzelheiten über deren Fehlerwerte erhalten Sie vom jeweiligen Hersteller.
Hinweis 4: Die Thermoelemente müssen so mit dem ME-RedLab TC verbunden werden, dass sie keinen
Kontakt zu GND (Klemmen 9, 19, 28, 38) haben. Die GND-Klemmen des ME-RedLab TC
sind gegen Masse isoliert, so dass Sie die Sensoren der Thermoelemente erden können, sofern
die Isolierung der GND-Klemmen gegen Masse gewahrt bleibt.
Hinweis 5: Wenn Thermoelemente an leitenden Oberflächen angebracht werden, darf der
Spannungsunterschied zwischen mehreren Thermoelementen höchstens ±1,4 V betragen. Wir
empfehlen, wo immer möglich isolierte oder nicht geerdete Thermoelemente zu verwenden.
Durchsatzrate
Tabelle 5-4. Spezifikationen der Durchsatzrate
Anzahl der Eingangskanäle Maximaler Datendurchsatz
1 2 Abfragen/Sekunde
2 2 Abfragen/s pro Kanal, 4 Abfragen/s insgesamt
3 2 Abfragen/s pro Kanal, 6 Abfragen/s insgesamt
4 2 Abfragen/s pro Kanal, 8 Abfragen/s insgesamt
5 2 Abfragen/s pro Kanal, 10 Abfragen/s insgesamt
6 2 Abfragen/s pro Kanal, 12 Abfragen/s insgesamt
7 2 Abfragen/s pro Kanal, 14 Abfragen/s insgesamt
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Bedienungsanleitung des ME-RedLab TC Spezifikationen
8 2 Abfragen/s pro Kanal, 16 Abfragen/s insgesamt
Hinweis 6: Die analogen Eingänge sind für den ständigen Betrieb konfiguriert. Alle Kanäle werden zwei
Mal pro Sekunde abgefragt. Die maximale Verzögerung zwischen Erfassung und Ausgabe der
Daten durch das USB-Gerät beträgt ca. 0,5 Sekunden.
Digitale Eingänge/Ausgänge
Tabelle 5-5. Spezifikationen der digitalen Eingänge/Ausgänge
Typ CMOS
Anzahl an E/A 8 (DIO0 bis DIO7)
Konfiguration Unabhängig als Eingang oder Ausgang konfiguriert.
Eingangsmodus ist Power-On-Reset.
Pullup/Pulldown-Widerstände
Digitale E/A-Übertragungsrate (durch Software
gesteuert)
Hohe Eingangsspannung 2,0 V min., 5,5 V absolutes Max.
Niedrige Eingangsspannung 0,8 V max., -0,5 V absolutes Min.
Niedrige Ausgangsspannung (IOL = 2,5 mA) max. 0,7 V
Hohe Ausgangsspannung (IOL = -2,5 mA) min. 3,8 V
Hinweis 7: Die GND-Klemmen des ME-RedLab TC (9, 19, 28, 38) sind gegen Masse isoliert. Wenn bei
der Verwendung von digitalen E/A und leitenden Thermoelementen eine Erdung erfolgt, sind
die Thermoelemente nicht mehr isoliert. In diesem Fall dürfen sie nicht mit leitenden
Oberflächen verbunden werden, die geerdet werden könnten.
Alle Stifte werden über 47k-Widerstände auf +5 V gebracht
(Standardeinstellung). Regelung auf Erdung (GND) ist ebenfalls
möglich.
Digitaler Eingang: 50 Port-Ablesungen oder
Einzelbitablesungen pro Sekunde.
Digitaler Eingang: 100 Port-Eingaben oder Einzelbiteingaben
pro Sekunde.
Speicher
Tabelle 5-2. Speicherdaten
EEPROM 1.024 Byte getrennter Mikrospeicher für Sensorkonfiguration
256 Byte USB-Mikrospeicher für externe Anwendungen
Microcontroller
Tabelle 5-7. Spezifikationen für Microcontroller
Typ Zwei hochleistungsfähige 8-Bit RISC-Microcontroller
USB-Spannung +5V
Tabelle 5-8. Spezifikationen zur USB-Spannung +5V
Parameter Zustände Spezifikation
USB +5V (VBUS) Eingangsspannungsbereich min. 4,75 V bis max 5,25 V
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Bedienungsanleitung des ME-RedLab TC Spezifikationen
Stromversorgung
Tabelle 5-9. Spezifikationen der Stromversorgung
Parameter Zustände Spezifikation
Versorgungsstrom USB-Enumeration <100 mA
Versorgungsstrom
(Hinweis 8)
Ausgangsspannungsbereich für +5V
(Anschlüsse 21 und 47)
Ausgangsstromstärke für +5V
(Anschlüsse 21 und 47)
Isolierung Messsystem gegen PC min. 500 V DC
Hinweis 8: Das ist der gesamte für das ME-RedLab TC erforderliche Strom einschließlich der bis zu
10 mA für die Status-LED.
Hinweis 9: An einen USB-Hub mit eigenem Netzteil angeschlossene USB-Geräte werden mit bis zu
500 mA versorgt.
Root-Port-Hubs befinden sich im USB-Host-Controller des PCs. Die USB-Anschlüsse Ihres
PCs sind Root-Port-Hubs. Extern mit Strom versorgte Root-Port-Hubs (Desktop-PC)
versorgen ein USB-Gerät mit bis zu 500 mA. Mit Batterie betriebene Root-Port-Hubs stellen
je nach Hersteller 100 mA oder 500 mA zur Verfügung. Ein Beispiel für einen
batteriebetriebenen Root-Port-Hub ist ein Laptop, der nicht an ein externes Netzteil
angeschlossen ist.
Kontinuierlicher Modus max. 70 mA
An Hub mit eigener Stromversorgung angeschlossen.
(Hinweis 9)
Bus-powered und an Hub mit eigener Stromversorgung
angeschlossen. (Hinweis 9)
min. 4,75 V
bis
max. 5,25 V
max. 10 mA
USB-Spezifikationen
Tabelle 5-10. USB-Spezifikationen
USB-Gerätetyp USB 2.0 (Full-Speed)
Kompatibilität USB 1.1, USB 2.0
Eigene Stromversorgung, Stromverbrauch max. 100 mA
USB-Kabeltyp
Länge des USB-Kabels max. 3 Meter
A-B-Kabel, UL-Typ AWM 2527 oder gleichwertig. (min. 24 AWG
VBUS/GND, min. 28 AWG D+/D-)
Umgebungsanforderungen
Tabelle 5-11. Umgebungsanforderungen
Temperaturbereich für Betrieb
Temperaturbereich für Lagerung -40 bis 85 °C
Luftfeuchtigkeit 0 bis 90% (nicht kondensierend)
0 bis 70 °C
Mechanische Eigenschaften
Tabelle 5-12. Mechanische Eigenschaften
Abmessungen 127 mm (L) x 88,9 mm (B) x 35,56 mm (H)
Länge des Verbindungskabels Max. 3 Meter
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Bedienungsanleitung des ME-RedLab TC Spezifikationen
Anschlussbelegung und Anschlussart der Schraubklemmen
Tabelle 5-13. Spezifikationen der Schraubklemmen
Anschlussart Schraubklemmen
Leitungsquerschnitt AWG 16 bis 30
Anschlussbelegung
Tabelle 5-14. Anschlussbelegung
Pin Signalname Beschreibung des Pins Pin Signalname Beschreibung des Pins
1 RSVD Reserviert, nicht verwenden 27 RSVD Reserviert, nicht verwenden
2 NC Nicht angeschlossen 28 GND Masse
3 C0H CH0-Sensoreingang (+) 29 C7L CH7-Sensoreingang (-)
4 C0L CH0-Sensoreingang (-) 30 C7H CH7-Sensoreingang (+)
5 NC Nicht angeschlossen 31 RSVD Reserviert, nicht verwenden
6 RSVD Reserviert, nicht verwenden 32 NC Nicht angeschlossen
7 C1H CH1-Sensoreingang (+) 33 C6L CH6-Sensoreingang (-)
8 C1L CH1-Sensoreingang (-) 34 C6H CH6-Sensoreingang (+)
9 GND Masse 35 NC Nicht angeschlossen
10 RSVD Reserviert, nicht verwenden 36 RSVD Reserviert, nicht verwenden
11 RSVD Reserviert, nicht verwenden 37 RSVD Reserviert, nicht verwenden
12 NC Nicht angeschlossen 38 GND Masse
13 C2H CH2-Sensoreingang (+) 39 C5L CH5-Sensoreingang (-)
14 C2L CH2-Sensoreingang (-) 40 C5H CH5-Sensoreingang (+)
15 NC Nicht angeschlossen 41 RSVD Reserviert, nicht verwenden
16 RSVD Reserviert, nicht verwenden 42 NC Nicht angeschlossen
17 C3H CH3-Sensoreingang (+) 43 C4L CH4-Sensoreingang (-)
18 C3L CH3-Sensoreingang (-) 44 C4H CH4-Sensoreingang (+)
19 GND Masse 45 NC Nicht angeschlossen
20 RSVD Reserviert, nicht verwenden 46 RSVD Reserviert, nicht verwenden
21 +5V +5V Ausgang 47 +5V +5V Ausgang
22 GND Masse 48 GND Masse
23 DIO0 Digitaler Eingang/Ausgang 49 DIO7 Digitaler Eingang/Ausgang
24 DIO1 Digitaler Eingang/Ausgang 50 DIO6 Digitaler Eingang/Ausgang
25 DIO2 Digitaler Eingang/Ausgang 51 DIO5 Digitaler Eingang/Ausgang
26 DIO3 Digitaler Eingang/Ausgang 52 DIO4 Digitaler Eingang/Ausgang
CJC-Sensor
CJC-Sensor
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