Massedrucksensor-Steckverbinder verdrahten: Signal, Speisung und Schirmung bei Extrudern fehlerfrei anschließen

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Ein Massedrucksensor kann mechanisch korrekt im Extruder montiert sein und trotzdem einen falschen, instabilen oder überhaupt keinen Messwert liefern. In solchen Fällen liegt die Ursache häufig nicht an der Messmembran oder am eigentlichen Drucksensor, sondern in der elektrischen Verbindung zwischen Sensor, Anschlusskabel und Auswerteelektronik.

Gerade bei Schmelzdrucksensoren ist eine saubere Verdrahtung besonders wichtig. Ein klassischer mV/V-Sensor liefert nur ein sehr kleines Brückensignal, während ein 4…20-mA-Transmitter Versorgung und Messsignal über dieselbe Stromschleife übertragen kann. Werden diese beiden Konzepte verwechselt, kann ein elektrisch passender Steckverbinder trotzdem völlig falsch beschaltet sein.

Hinzu kommen typische Störquellen einer Extrusionsanlage: Heizbänder, Motoren, Frequenzumrichter, Schütze und lange Leitungswege erzeugen elektromagnetische Störungen. Eine falsche Schirmung, parallel zu Leistungskabeln verlegte Signalleitungen oder zusätzliche Masseverbindungen können deshalb zu schwankenden Messwerten führen, obwohl der Sensor selbst technisch einwandfrei arbeitet.

Vor dem Anschließen eines Massedrucksensors müssen deshalb immer Ausgangssignal, Versorgungsspannung, konkrete Pinbelegung, Auswerteeingang und Schirmung gemeinsam geprüft werden.

Ein gutes Beispiel dafür ist die bei ICS Schneider angebotene Dynisco Echo™ Serie. Sie ist für typische Extrusionsanwendungen ausgelegt und steht abhängig von der Konfiguration mit 3,33 mV/V, 0…10 VDC oder 4…20 mA zur Verfügung. Dadurch lässt sich an einer Produktfamilie sehr gut zeigen, warum ein identischer oder ähnlicher Steckverbinder je nach elektrischer Ausführung unterschiedlich beschaltet wird.

Weitere Lösungen finden Sie unter Dynisco-Produkte bei ICS Schneider sowie unter Dynisco Massedrucksensoren.

Warum der Stecker allein noch nichts über die Verdrahtung sagt

Bei Massedrucksensoren ist es ein häufiger Fehler, ausschließlich nach dem mechanisch passenden Steckverbinder zu gehen. Zwei Sensoren können denselben 6-poligen Anschluss besitzen und elektrisch trotzdem vollkommen unterschiedlich arbeiten.

Entscheidend ist das Ausgangssignal.

Ein Sensor mit:

3,33 mV/V

benötigt eine Brückenspeisung und besitzt getrennte Leitungen für Speisung und Messsignal.

Ein Transmitter mit:

4 … 20 mA

kann dagegen als Zweileitersystem ausgeführt sein, bei dem dieselben beiden Adern sowohl zur Versorgung als auch zur Übertragung des Messsignals dienen.

Bei einem Spannungsausgang wie:

0 … 10 VDC

sind Versorgung und Ausgangssignal wiederum getrennt.

Die Frage „Welcher Pin ist Plus?“ lässt sich deshalb erst beantworten, wenn die genaue elektrische Sensorvariante bekannt ist.

mV/V, 4…20 mA und Spannungsausgang unterscheiden

Ausgang	Grundprinzip	Typische Auswertung	Besonderheit
3,33 mV/V	DMS-Wheatstone-Brücke	Massedruckanzeige, Regler oder Messverstärker	Sehr kleines Signal, separate Brückenspeisung erforderlich
4…20 mA	Verstärkter Stromausgang	SPS, DCS, Anzeige	Bei Zweileiter-Ausführung laufen Speisung und Signal über dieselben Adern
0…10 VDC	Verstärkter Spannungsausgang	SPS, Anzeige, Datenlogger	Separate Versorgung und Signalleitung

Beim Austausch eines Sensors muss deshalb nicht nur geprüft werden, ob:

• Messbereich,
• Prozessgewinde,
• Schaftlänge,
• Temperaturbereich

passen.

Ebenso wichtig ist:

Ausgangssignal des Sensors = Eingangssignal der Auswerteelektronik

Wie wird ein mV/V-Massedrucksensor angeschlossen?

Ein klassischer Massedrucksensor mit mV/V-Ausgang arbeitet mit einer Wheatstone-Messbrücke. Die Auswerteelektronik versorgt diese Brücke mit einer stabilen Gleichspannung und misst anschließend die sehr kleine Differenzspannung am Signalausgang.

Bei der Dynisco Echo™ Serie beträgt die Ausgangsempfindlichkeit:

3,33 mV/V

und Dynisco empfiehlt für die mV/V-Version:

10 VDC Brückenspeisung

bei maximal:

12 VDC

Was bedeutet 3,33 mV/V?

Die Ausgangsspannung ist proportional zur Speisespannung.

Bei:

10 V Speisung

und:

3,33 mV/V

ergibt sich bei voller Messspanne näherungsweise:

3,33 mV/V × 10 V = 33,3 mV

Das zeigt, wie klein dieses Signal ist.

Schon elektromagnetische Einstreuungen oder ungünstige Masseverbindungen können deshalb vergleichsweise großen Einfluss auf das Messergebnis haben.

Ein mV/V-Sensor benötigt vier funktionale Leitungen

• Speisung +,
• Speisung –,
• Signal +,
• Signal –.

Bei Sensoren mit interner Shunt-Kalibrierung kommen zusätzlich zwei Leitungen für die R-Cal-Funktion hinzu.

Wie wird ein 4…20-mA-Massedrucktransmitter angeschlossen?

Bei einem 4…20-mA-Transmitter ist das Sensorsignal bereits elektronisch verstärkt und in ein industrielles Stromsignal umgewandelt.

Bei der entsprechenden Echo-Konfiguration handelt es sich um eine Zweileiterverbindung.

Die beiden Leitungen übernehmen gleichzeitig:

Versorgung + Messsignal

Die Stromschleife besteht grundsätzlich aus

• Gleichspannungsversorgung,
• Massedrucktransmitter,
• Analogeingang beziehungsweise Anzeige,
• Verbindungsleitungen.

Alle Komponenten müssen elektrisch als geschlossene Stromschleife verschaltet werden.

Der Messstrom beträgt innerhalb des Arbeitsbereichs:

4 … 20 mA

Bei der Echo-Serie

ist für die mA-Ausführung eine Versorgung von:

14 … 36 VDC

vorgesehen.

Wichtig

Ein 4…20-mA-Zweileitersensor wird nicht wie ein mV/V-Sensor mit vier Adern für Speisung und Signal verdrahtet.

Wer bei einem Zweileiter-Transmitter separate „Signaladern“ sucht, verdrahtet die Messkette bereits nach dem falschen Prinzip.

Wie wird ein Spannungsausgang angeschlossen?

Ein Massedrucksensor mit verstärktem Spannungsausgang benötigt ebenfalls eine Hilfsenergie, besitzt jedoch zusätzlich einen separaten Signalausgang.

Die Echo-Serie ist unter anderem mit:

0 … 10 VDC

erhältlich.

Für die VDC-Ausführungen gibt Dynisco eine Versorgung von:

16 … 36 VDC

an.

Elektrisch ähnelt die Anschlussstruktur damit eher dem mV/V-Sensor als dem Zweileiter-Stromtransmitter:

• Versorgung +,
• Versorgung –,
• Signal +,
• Signal –.

Der entscheidende Unterschied ist, dass das Ausgangssignal bereits verstärkt ist und deshalb nicht mehr im Millivoltbereich liegt.

Pinbelegung der Dynisco Echo™ Serie

Für die Echo-Serie mit 6-poligem Steckverbinder gibt Dynisco eine konkrete Belegung für die unterschiedlichen Ausgangsvarianten an.

Pin	mV/V und VDC	4…20 mA
A	Signal +	Signal + / Versorgung +
B	Signal –	Signal – / Versorgung –
C	Speisung +	nicht belegt
D	Speisung –	nicht belegt
E	interne R-Cal	interne R-Cal
F	interne R-Cal	interne R-Cal

Damit wird der Unterschied besonders deutlich

Bei der mV/V- beziehungsweise VDC-Ausführung werden die Pins:

A / B = Signal

und:

C / D = Speisung

verwendet.

Bei der 4…20-mA-Version werden dagegen:

A / B = Speisung und Signal

gemeinsam genutzt.

Die Pins C und D bleiben bei dieser Ausführung unbeschaltet.

Wichtig bei Ersatzsensoren

Die Belegung darf nicht allein aufgrund eines vorhandenen 6-poligen Steckers übernommen werden. Vor dem Anschluss müssen Typenschild, Ausgangscode und Datenblatt des konkreten Sensors geprüft werden.

Was bedeuten die R-Cal-Anschlüsse?

Viele Dynisco-Massedrucksensoren besitzen eine interne Shunt-Kalibrierung, die als:

R-Cal

bezeichnet wird.

Bei der Echo-Serie liegt diese Funktion an:

Pin E und Pin F

.

Die interne R-Cal simuliert laut Dynisco ein Signal von ungefähr:

80 % FSO

beziehungsweise:

80 % der Messspanne

Wofür ist das hilfreich?

Mit der Shunt-Kalibrierung kann geprüft werden, ob die elektrische Messkette plausibel arbeitet.

Bei aktiviertem R-Cal sollten:

• Sensor,
• Kabel,
• Messverstärker beziehungsweise Analogeingang,
• Skalierung

einen definierten Wert liefern.

Beispiel

Bei einem Messbereich von:

0 … 500 bar

entsprechen 80 % der Messspanne idealisiert:

400 bar

Aber

R-Cal ist keine Druckkalibrierung des mechanischen Gesamtsystems.

Die Funktion prüft die elektrische Messkette und simuliert ein definiertes Sensorsignal. Sie ersetzt keine Kalibrierung mit einer rückführbaren Druckreferenz.

Schirmung richtig anschließen

Das kleine Ausgangssignal eines mV/V-Sensors ist besonders empfindlich gegenüber elektromagnetischen Störungen. Dynisco schreibt deshalb für die Echo-Serie die Verwendung eines geschirmten Kabels vor.

Der Schirm soll dabei

nur an einem Ende geerdet werden

Warum?

Werden beide Enden des Schirms mit unterschiedlichen Erdpotenzialen verbunden, kann über den Schirm ein Ausgleichsstrom fließen.

Dadurch kann eine:

Erdschleife

entstehen.

Diese wiederum kann Störspannungen in die Messleitung einkoppeln.

Bei originalen Dynisco-Kabelbaugruppen

weist Dynisco darauf hin, dass der Schirm bereits mit dem sensorseitigen Gegenstecker verbunden ist.

In diesem Fall soll der Schirm nicht zusätzlich noch einmal am Instrument angeschlossen werden.

Deshalb gilt

Die konkrete Schirmanbindung muss zur verwendeten Kabelbaugruppe passen. Nicht einfach beide Kabelenden auf PE legen.

Schirmung und Funktionserde nicht verwechseln

Der Kabelschirm ist nicht automatisch:

Signal –

und auch nicht automatisch:

Versorgung –

.

Ebenso darf er nicht ohne Prüfung als zusätzliche Rückleitung benutzt werden.

Vier unterschiedliche Funktionen müssen getrennt betrachtet werden

• Speisung,
• Messsignal,
• Schirmung,
• Schutz- beziehungsweise Funktionserde.

Ein typischer Fehler

besteht darin, Signalminus sowohl an:

• Steuerungsmasse,
• Maschinengehäuse,
• Kabelschirm

anzuschließen.

Dadurch können unerwünschte zusätzliche Strompfade entstehen.

Signalkabel am Extruder richtig verlegen

Eine Extrusionsanlage enthält zahlreiche elektrische Störquellen. Besonders kritisch sind Leitungswege in der Nähe von:

• Motorleitungen,
• Frequenzumrichtern,
• Heizbandleitungen,
• Schützen,
• Transformatoren,
• Leistungsschienen.

Signalleitungen sollten deshalb

• mit möglichst großem Abstand zu Leistungskabeln geführt werden,
• Leistungskabel möglichst rechtwinklig kreuzen,
• nicht gemeinsam mit AC-Leistungsleitungen im selben Kabelkanal geführt werden,
• mechanisch gegen Scheuern und Quetschen geschützt werden.

Bei besonders störkritischen mV/V-Signalen

sind zusätzlich verdrillte Aderpaare sinnvoll, weil induktiv eingekoppelte Störungen dadurch besser kompensiert werden können.

Kabel- und Elektroniktemperatur berücksichtigen

Die Messmembran eines Schmelzdrucksensors sitzt unmittelbar im heißen Kunststoffprozess. Der elektrische Steckverbinder und die Elektronik dürfen jedoch nicht automatisch derselben Temperatur ausgesetzt werden.

Für die Echo-Serie nennt ICS beziehungsweise Dynisco

für die Elektronik der mV/V-Ausführung maximal:

120 °C

und für mA- beziehungsweise VDC-Versionen maximal:

85 °C

Die zulässige Membrantemperatur kann dagegen

abhängig von der mechanischen Ausführung deutlich höher liegen.

Das zeigt

Prozesstemperatur, Elektroniktemperatur und zulässige Kabeltemperatur sind drei unterschiedliche Werte.

Die zulässige Kabeltemperatur muss aus der Spezifikation der tatsächlich verwendeten Kabelbaugruppe entnommen werden.

In der Praxis sollte vermieden werden

• Kabel direkt auf Heizbändern abzulegen,
• Steckverbinder unmittelbar an heißen Zylinderflächen zu positionieren,
• Kabel an heißen Rohrleitungen zu fixieren,
• flexible Leitungen unter Zug oder engem Biegeradius zu montieren.

Steckverbinder richtig montieren und prüfen

Ein schlechter Steckkontakt kann bei einem Massedrucksensor dieselben Symptome verursachen wie ein defekter Sensor.

Vor dem Zusammenstecken sollten deshalb geprüft werden

• richtiger Steckertyp,
• korrekte Orientierung beziehungsweise Führungsnut,
• saubere Kontakte,
• keine verbogenen Pins,
• keine Polymer-, Öl- oder Schmutzrückstände,
• keine Korrosion,
• sichere Zugentlastung.

Besonders wichtig

Der Stecker darf nicht über die Kontakte ausgerichtet oder gewaltsam verdreht werden.

Die Führungsgeometrie muss vor dem Zusammenfügen korrekt ausgerichtet sein.

Durchgangsprüfung ohne den Sensor zu beschädigen

Bei Verdacht auf einen Kabelbruch ist eine Durchgangsprüfung sinnvoll. Sie sollte jedoch zunächst am abgetrennten Anschlusskabel und nicht blind über die komplette angeschlossene Sensorelektronik durchgeführt werden.

Ein sinnvoller Ablauf ist

1. Sensor und Auswerteelektronik spannungsfrei schalten.
2. Kabel an beiden Enden trennen.
3. Jede Ader einzeln von Steckerpin zu Anschlussende prüfen.
4. Benachbarte Adern auf unbeabsichtigten Kurzschluss prüfen.
5. Schirm gegen Signalleitungen prüfen.
6. Stecker während der Messung vorsichtig bewegen, um intermittierende Kabelbrüche zu erkennen.

Wichtig bei mV/V-Sensoren

Eine Wheatstone-Brücke besitzt definierte elektrische Widerstände zwischen ihren Anschlüssen.

Eine Widerstandsanzeige zwischen mehreren Sensorpins bedeutet deshalb nicht automatisch:

Kurzschluss

Bei der Echo-Serie

wird für die mV/V-Version ein Brückenwiderstand von mindestens:

345 Ω

angegeben.

Deshalb gilt

Eine reine Durchgangsprüfung direkt am Sensor muss anhand des elektrischen Schaltbilds interpretiert werden.

Ein Isolationsprüfgerät mit hoher Prüfspannung sollte nicht ohne ausdrückliche Freigabe des Herstellers an die Sensorelektronik angeschlossen werden.

mV/V-Sensor elektrisch prüfen

Wenn ein mV/V-Sensor keinen plausiblen Messwert liefert, sollte die Messkette systematisch geprüft werden.

1. Brückenspeisung kontrollieren

Zwischen den Speisepins muss die vom Hersteller vorgesehene Spannung vorhanden sein.

Bei der Echo-Serie:

Pin C ↔ Pin D

mit typischerweise:

10 VDC

2. Polarität prüfen

Vertauschte Speisungs- oder Signalleitungen können zu:

• negativem Messwert,
• falscher Richtung,
• unplausiblem Nullpunkt

führen.

3. Signal messen

Das Differenzsignal liegt bei:

Pin A ↔ Pin B

und bewegt sich nur im Millivoltbereich.

4. R-Cal aktivieren

Über die Pins E und F kann die interne Shunt-Kalibrierung genutzt werden.

Reagiert die Anzeige plausibel auf R-Cal, funktionieren wesentliche Teile der elektrischen Signalkette.

5. Anzeige beziehungsweise Verstärker prüfen

Der Eingang muss für einen DMS-Brückensensor beziehungsweise das konkrete mV/V-Signal geeignet sein.

Ein normaler:

0 … 10-V-SPS-Eingang

kann ein:

3,33-mV/V-Brückensignal

nicht direkt korrekt auswerten.

4…20-mA-Stromschleife prüfen

Ein 4…20-mA-Transmitter wird anders geprüft als ein mV/V-Sensor.

Bei der Echo-Serie liegen

Versorgung und Messsignal gemeinsam auf:

Pin A = +

und:

Pin B = –

Für die Fehlersuche sollte geprüft werden

• liegt die erforderliche Versorgungsspannung an?
• ist die Stromschleife vollständig geschlossen?
• ist der SPS-Eingang korrekt als Strom- und nicht als Spannungseingang konfiguriert?
• ist die Polarität korrekt?
• liegt der Schleifenstrom tatsächlich im erwarteten Bereich?

Ein Strommessgerät

wird in einer 4…20-mA-Schleife:

in Reihe

geschaltet.

Nicht korrekt wäre

ein Amperemeter wie ein Spannungsmessgerät parallel direkt über die Versorgung zu legen.

Dadurch kann ein sehr niedriger Innenwiderstand entstehen und die Schleife beziehungsweise das Messgerät beschädigt werden.

Anschluss an SPS oder Anzeige

Vor dem Anschluss an eine SPS muss zuerst festgestellt werden, welchen Eingangstyp das vorhandene Modul besitzt.

Ein SPS-Analogeingang für 4…20 mA

kann einen entsprechenden Massedrucktransmitter direkt verarbeiten, wenn:

• Versorgung,
• Bürde,
• Verdrahtung,
• Potentialbezug

zusammenpassen.

Ein mV/V-Sensor

benötigt dagegen normalerweise eine spezielle DMS-Auswerteelektronik.

Diese übernimmt:

• Brückenspeisung,
• Verstärkung,
• Nullpunktabgleich,
• Skalierung,
• gegebenenfalls Shunt-Kalibrierung.

Bei der SPS-Skalierung

muss außerdem eindeutig definiert werden:

4 mA = Messbereichsanfang

und:

20 mA = Messbereichsende

Beispiel

Bei einem Sensor:

0 … 500 bar = 4 … 20 mA

entsprechen:

12 mA ≈ 250 bar

Typische Fehler beim Anschluss von Massedrucksensoren

Beobachtung	Mögliche Ursache	Sinnvolle Prüfung
Keine Anzeige	Keine Versorgung oder Stromschleife offen	Versorgung und Leitungsdurchgang prüfen
4…20-mA-Sensor wurde mit vier Leitungen wie mV/V verdrahtet	Signalprinzip verwechselt	Ausgangscode und Pinbelegung prüfen
mV/V-Sensor direkt an SPS angeschlossen	Ungeeigneter Analogeingang	DMS-Messverstärker beziehungsweise geeignete Anzeige verwenden
Messwert ist negativ	Signalpolarität vertauscht	Signal + und Signal – kontrollieren
Messwert schwankt mit Motorbetrieb	EMV-Einstreuung	Schirmung und Kabelführung prüfen
Messwert springt beim Einschalten eines Heizbands	Signalkabel ungünstig neben Leistungsleitung geführt	Leitungsweg ändern und Schirmkonzept prüfen
Messwert driftet nach längerer Betriebszeit	Elektronik beziehungsweise Kabel thermisch belastet	Temperatur am Anschlussbereich prüfen
R-Cal funktioniert, realer Druckwert aber nicht	Elektrische Kette grundsätzlich funktionsfähig; mechanisches beziehungsweise prozessseitiges Problem möglich	Sensor, Einbaubohrung und tatsächlichen Prozessdruck prüfen
R-Cal liefert falschen Wert	Falsche Skalierung, Verdrahtungsfehler oder Auswerteproblem	R-Cal-Pins, Messbereich und Skalierung kontrollieren
Anzeige dauerhaft am Messbereichsende	Verdrahtung, falsche Speisung oder falscher Eingangstyp	Ausgangssignal direkt prüfen
Signal bricht bei Bewegung des Kabels zusammen	Kabelbruch oder schlechter Steckkontakt	Durchgang während vorsichtiger Kabelbewegung prüfen
Störsignal verschwindet beim Lösen einer Erdverbindung	Erdschleife möglich	Einseitige Schirmung und Potentialausgleich prüfen

Empfohlener Ablauf bei der Inbetriebnahme

1. Sensor eindeutig identifizieren: Typ, Ausgangssignal und vollständigen Bestellcode ablesen.
2. Datenblatt prüfen: Versorgungsspannung, Steckertyp und konkrete Pinbelegung feststellen.
3. Auswertegerät identifizieren: Prüfen, ob der Eingang für mV/V, 4…20 mA oder Spannung vorgesehen ist.
4. Versorgung spannungsfrei schalten: Verdrahtungsarbeiten nicht bei eingeschalteter Messkette durchführen.
5. Stecker kontrollieren: Pins, Führungsnut, Kontakte und Zugentlastung überprüfen.
6. Kabel prüfen: Durchgang jeder Ader und mögliche Kurzschlüsse kontrollieren.
7. Schirmung nachvollziehen: Prüfen, an welcher Seite der Schirm bereits angeschlossen ist.
8. Signal- und Leistungskabel trennen: EMV-gerechte Leitungsführung sicherstellen.
9. Pinbelegung verdrahten: Nicht nach Kabelfarbe allein arbeiten, sondern Pins und Funktionen zuordnen.
10. Versorgung einschalten: Spannung direkt an der Messstelle kontrollieren.
11. Nullsignal prüfen: Anlage auf Betriebstemperatur bringen und drucklosen Zustand sicherstellen.
12. R-Cal testen: Elektrische Messkette auf plausiblen 80-%-Wert kontrollieren.
13. Skalierung prüfen: Messbereich des Sensors mit Anzeige oder SPS vergleichen.
14. Extruder kontrolliert starten: Messwertentwicklung beobachten.
15. Störeinflüsse beobachten: Motoren, Heizungen und andere Lasten schalten und Messsignal auf Veränderungen prüfen.
16. Verdrahtung dokumentieren: Pinbelegung, Kabelfarben, Anschlussklemmen und Schirmanschluss festhalten.

Praxisbeispiel: Sensor nach Austausch ohne Messwert

An einem Extruder wird ein alter Massedrucksensor ersetzt. Der mechanische Anschluss passt und der neue Sensor lässt sich problemlos montieren. Nach dem Einschalten zeigt die Maschinensteuerung jedoch keinen plausiblen Druckwert.

Da der neue Sensor denselben 6-poligen Steckverbinder besitzt, wurde zunächst angenommen, dass die vorhandene Kabelbelegung unverändert übernommen werden kann.

Bei der Prüfung zeigt sich jedoch, dass der bisherige Sensor ein:

3,33-mV/V-Signal

lieferte.

Der neu installierte Sensor besitzt dagegen:

4 … 20 mA

Die vorhandene Verdrahtung war damit elektrisch ungeeignet

Die alte Messkette verwendete:

A/B = Signal

und:

C/D = Brückenspeisung

Der neue Zweileiter-Transmitter benötigt dagegen

A/B = Versorgung und Signal

während:

C/D nicht verwendet werden

Zusätzlich

war der vorhandene Regler für ein mV/V-Brückensignal ausgelegt und konnte den 4…20-mA-Transmitter nicht direkt auswerten.

Nach der Korrektur

wird der 4…20-mA-Sensor an einen passenden Stromeingang angeschlossen und entsprechend dem Druckmessbereich skaliert.

Die R-Cal-Funktion wird anschließend genutzt, um die elektrische Messkette zu kontrollieren.

Ergebnis

Der mechanisch passende Steckverbinder hatte eine elektrische Kompatibilität vorgetäuscht, die tatsächlich nicht vorhanden war. Erst die Prüfung von Signalart, Versorgung und Pinbelegung führte zur richtigen Lösung.

Dynisco Echo™ Serie bei ICS Schneider

Für allgemeine Schmelzdruckmessungen und Extrusionsanwendungen führt ICS Schneider die:

Dynisco Echo™ Serie – Massedrucksensor / Schmelzwandler

als eigenes Produkt.

Für das Thema Verdrahtung ist die Serie besonders interessant

weil innerhalb derselben Produktfamilie unterschiedliche elektrische Ausgangsvarianten verfügbar sind.

ICS nennt unter anderem

• 3,33 mV/V,
• 0…10 VDC,
• 4…20 mA,
• 6-poligen elektrischen Anschluss,
• optionalen integrierten Temperatursensor,
• interne 80-%-Shunt-Kalibrierung,
• Messsystem mit DMS-Wheatstone-Brücke,
• TiAlN-beschichtete Membran,
• verschiedene Prozessanschlüsse für typische Extrusionsanwendungen.

Die Versorgung hängt von der Ausgangsvariante ab

Echo-Ausgang	Versorgung
3,33 mV/V	10 VDC empfohlen, maximal 12 VDC
4…20 mA	14…36 VDC
VDC-Ausgang	16…36 VDC

Für die elektrische Installation besonders relevant

sind außerdem:

• geschirmte Leitung,
• einseitige Schirmanbindung,
• korrekte Zuordnung der Pins A bis F,
• Trennung von Signal- und Leistungskabeln,
• Beachtung der zulässigen Elektroniktemperatur.

Die Echo-Serie eignet sich deshalb besonders

für Anwendungen, bei denen der Sensor passend zu einer vorhandenen:

• Massedruckanzeige,
• Regelung,
• SPS,
• Prozessdatenerfassung

ausgewählt werden soll.

Fazit

Die elektrische Integration eines Massedrucksensors beginnt nicht beim Anschließen der einzelnen Adern, sondern bei der eindeutigen Identifikation der Sensorvariante. Ein mechanisch passender Stecker garantiert noch keine kompatible elektrische Belegung.

Besonders wichtig ist die Unterscheidung zwischen:

mV/V ↔ Spannungsausgang ↔ 4…20 mA

weil sich daraus sowohl die Versorgung als auch die verwendeten Pins ergeben.

Bei der Dynisco Echo™ Serie

werden bei mV/V beziehungsweise VDC:

A/B für das Signal und C/D für die Speisung

verwendet.

Beim 4…20-mA-Zweileitersignal übernehmen dagegen:

A/B gemeinsam Versorgung und Signal

Die Schirmung ist ebenfalls Teil der Messkette

Dynisco fordert ein geschirmtes Kabel und eine Erdung des Schirms nur an einem Ende. Besonders bei mV/V-Signalen ist eine störungsarme Kabelführung wesentlich für stabile Messwerte.

R-Cal erleichtert die Fehlersuche

Über die Pins E und F kann ein definiertes internes Kalibriersignal erzeugt werden. Damit lassen sich Sensoranschluss, Kabel und Auswertung auf Plausibilität prüfen, ohne dafür realen Prozessdruck erzeugen zu müssen.

Auch die Temperatur muss berücksichtigt werden

Die Messmembran kann deutlich höheren Temperaturen ausgesetzt sein als Elektronik, Stecker und Anschlusskabel. Kabel und Steckverbindungen dürfen deshalb nicht einfach unmittelbar an heißen Extruderteilen verlegt werden.

Für die Praxis gilt

Sensorvariante identifizieren → Ausgangssignal prüfen → Versorgungsspannung feststellen → Pinbelegung anhand der konkreten Ausführung prüfen → passenden SPS- oder Reglereingang auswählen → Kabel vor Anschluss durchmessen → Schirmung nachvollziehen → Signal- und Leistungskabel getrennt verlegen → Stecker korrekt anschließen → Versorgung prüfen → Nullsignal kontrollieren → R-Cal testen → Skalierung überprüfen → Extruder kontrolliert in Betrieb nehmen → Messsignal unter realen Betriebsbedingungen auf Störungen beobachten → Verdrahtung dokumentieren.

FAQ: Massedrucksensor richtig anschließen und verdrahten

Kann ich zwei Dynisco-Sensoren mit demselben Stecker einfach gegeneinander austauschen?

Nicht automatisch. Ausgangssignal, Versorgungsspannung und Pinbelegung müssen ebenfalls übereinstimmen.

Welche Ausgangssignale bietet die Dynisco Echo™ Serie?

ICS nennt 3,33 mV/V, 0…10 VDC und 4…20 mA.

Welche Versorgung benötigt die mV/V-Version?

Dynisco empfiehlt 10 VDC und gibt 12 VDC als maximalen Wert an.

Welche Versorgung benötigt die 4…20-mA-Version?

Für die Echo-Serie sind 14…36 VDC angegeben.

Welche Versorgung benötigt die Spannungsausführung?

Dynisco gibt für die VDC-Ausführung 16…36 VDC an.

Welche Pins werden beim Echo-mV/V-Sensor verwendet?

Pin A ist Signal +, Pin B Signal –, Pin C Speisung + und Pin D Speisung –.

Welche Pins werden bei der Echo-4…20-mA-Version verwendet?

Pin A übernimmt Signal + beziehungsweise Versorgung + und Pin B Signal – beziehungsweise Versorgung –. Die Pins C und D werden für die Stromausführung nicht verwendet.

Wofür sind Pin E und Pin F vorgesehen?

Sie dienen der internen R-Cal- beziehungsweise Shunt-Kalibrierfunktion.

Was bewirkt R-Cal?

Bei der Echo-Serie wird ein Signal von ungefähr 80 % der Messspanne simuliert, um die elektrische Messkette zu prüfen beziehungsweise zu skalieren.

Ersetzt R-Cal eine Druckkalibrierung?

Nein. R-Cal simuliert ein elektrisches Sensorsignal und überprüft nicht die vollständige mechanische Druckmesskette mit realem Referenzdruck.

Warum benötigt ein mV/V-Sensor eine separate Speisespannung?

Das Sensorsignal entsteht in einer Wheatstone-Messbrücke. Diese Brücke muss mit einer stabilen Spannung versorgt werden.

Kann ein 3,33-mV/V-Sensor direkt an einen normalen SPS-Eingang angeschlossen werden?

In der Regel nicht an einen üblichen 4…20-mA- oder 0…10-V-Eingang. Es wird eine geeignete DMS-Auswerteelektronik beziehungsweise ein Messverstärker benötigt.

Kann ein 4…20-mA-Massedrucksensor direkt an eine SPS angeschlossen werden?

Ja, wenn ein geeigneter 4…20-mA-Eingang vorhanden ist und Versorgung, Bürde, Potentialbezug und Skalierung korrekt ausgelegt sind.

Warum hat ein 4…20-mA-Zweileitersensor nur zwei aktive Anschlussleitungen?

Weil Versorgung und Messsignal über dieselbe Stromschleife übertragen werden.

Wie wird ein Amperemeter in einer 4…20-mA-Schleife angeschlossen?

Es wird in Reihe in die Stromschleife geschaltet.

Warum darf ich ein Amperemeter nicht einfach parallel über die Versorgung legen?

Ein Strommessgerät besitzt einen sehr niedrigen Innenwiderstand und kann dadurch einen Kurzschluss beziehungsweise eine unzulässige Belastung verursachen.

Muss das Kabel geschirmt sein?

Dynisco fordert für die Echo-Serie ein geschirmtes Kabel.

Wo sollte der Kabelschirm geerdet werden?

Dynisco gibt eine Erdung an nur einem Ende vor. Bei originalen Dynisco-Kabelbaugruppen ist zu beachten, dass der Schirm bereits sensorseitig mit dem Gegenstecker verbunden sein kann.

Warum sollte der Schirm nicht an beiden Enden geerdet werden?

Zwischen unterschiedlichen Erdpotenzialen können Ausgleichsströme entstehen, die eine Erdschleife und zusätzliche Störungen verursachen.

Ist der Kabelschirm dasselbe wie Signalminus?

Nein. Schirm, Signalminus und Versorgungsminus haben unterschiedliche Funktionen und dürfen nicht ohne Schaltplan miteinander verbunden werden.

Warum schwankt mein Massedrucksignal, wenn der Extrudermotor läuft?

Mögliche Ursachen sind elektromagnetische Einstreuungen, ungünstige Kabelführung, fehlerhafte Schirmung oder Potentialprobleme.

Darf das Sensorkabel gemeinsam mit Motorleitungen verlegt werden?

Dies sollte vermieden werden. Dynisco empfiehlt, Signalkabel nicht gemeinsam mit AC-Leistungskabeln zu führen.

Kann Hitze das elektrische Signal beeinflussen?

Ja. Elektronik, Steckverbinder und Kabel besitzen eigene Temperaturgrenzen, die niedriger als die zulässige Membran- beziehungsweise Prozesstemperatur sein können.

Welche maximale Elektroniktemperatur nennt Dynisco für Echo mV/V?

Für die mV/V-Ausführung werden maximal 120 °C angegeben.

Welche maximale Elektroniktemperatur gilt für Echo mA und VDC?

Für die mA- und VDC-Versionen werden maximal 85 °C angegeben.

Kann ich das Sensorkabel auf einem Heizband ablegen?

Das sollte vermieden werden. Die zulässige Kabeltemperatur der konkreten Kabelbaugruppe muss eingehalten werden.

Wie prüfe ich einen Kabelbruch?

Das spannungsfreie und beidseitig getrennte Anschlusskabel kann Ader für Ader auf Durchgang und auf Kurzschlüsse zu benachbarten Adern beziehungsweise zum Schirm geprüft werden.

Warum zeigt mein Durchgangsprüfer zwischen mehreren mV/V-Sensorpins einen Widerstand?

Ein mV/V-Sensor enthält eine Wheatstone-Messbrücke. Elektrische Verbindungen beziehungsweise Widerstände zwischen den Brückenanschlüssen sind daher konstruktionsbedingt vorhanden.

Welchen Brückenwiderstand nennt ICS für die Echo-mV/V-Ausführung?

ICS gibt mindestens 345 Ω an.

Sollte ich einen Isolationsprüfer direkt an den Sensor anschließen?

Nicht ohne ausdrückliche Herstellerfreigabe. Hohe Prüfspannungen können die Sensorelektronik beschädigen.

Was bedeutet ein korrektes R-Cal-Signal bei gleichzeitig falschem Prozesswert?

Die elektrische Messkette arbeitet dann zumindest grundsätzlich plausibel. Zusätzlich sollten mechanische Montage, Einbaubohrung, Membran und tatsächlicher Prozessdruck geprüft werden.

Was ist bei einem Sensortausch am wichtigsten?

Neben Druckbereich und mechanischem Anschluss müssen Ausgangssignal, Versorgung, Steckertyp, Pinbelegung, Temperaturspezifikation und Auswerteelektronik miteinander kompatibel sein.

Wo finde ich die Dynisco Echo™ Serie bei ICS Schneider?

Weitere Informationen finden Sie unter Dynisco Echo™ Serie – Massedrucksensor / Schmelzwandler bei ICS Schneider.

Wo finde ich weitere Dynisco-Massedrucksensoren?

Eine Übersicht finden Sie unter Dynisco Massedrucksensoren bei ICS Schneider.

Wo finde ich weitere Dynisco-Produkte?

Eine Übersicht finden Sie unter Dynisco-Produkte bei ICS Schneider.