Trennverstärker: Wie sie vor unerwünschten Störungen schützen

Um die Risiken von Masseschleifen und Unterschieden im Potenzial zwischen Ein- und Ausgängen zu minimieren, müssen analoge Messsignale galvanisch getrennt übertragen werden. Die galvanische Trennung beschreibt das Unterbinden von elektrischer Leitfähigkeit zwischen zwei unterschiedlichen Stromkreisen, die untereinander Energie austauschen. Dabei sind die elektrischen Potenziale nicht miteinander verbunden, sodass sich die Stromkreise gegeneinander potenzialfrei verhalten.

Die galvanische Trennung sorgt also für Schutz nachgeschalteter Geräte wie Messwarten, Leitsystemen, SPS-Einheiten und analogen Regeleinheiten. Darüber hinaus verhindert sie die Verschleppung von Potenzial, die zu Fehlmessungen zwischen Eingang, Ausgang und Hilfsenergie führen kann. Bei diesem Prozess helfen die Trennverstärker von Schuhmann Messtechnik, die das jeweilige Signal aufnehmen und es in der gewünschten Form ausgeben.

Wird das Signal isoliert, verbessert sich die Messgenauigkeit und Strom und Spannungssignale, die aus Unterschieden zwischen den Temperaturen, dem Druck und der Leistung sowie der Wasserpegelstände entstehen, werden übertragen.

Trennverstärker im Einsatz

Tatsächlich werden Trennverstärker nicht nur dafür eingesetzt, Signale von unerwünschten Störungen zu schützen. Stattdessen kommen sie auch bei der Anpassung von Messsignalen an genormte Standards zum Einsatz, sodass die Messdaten korrekt verarbeitet und ausgewertet werden können.

So werden sie beispielsweise als Schutzbeschaltung von SPS-Eingangskarten, bei Messwarten und in der Fernwirktechnik, bei Leitsystemen und zur Verlängerung von Übertragungsstrecken verwendet. Darüber hinaus unterstützen sie das Verteilen von Signalen und das Filtern von unerwünschten Transienten.

Trennverstärker im IT-Sektor

In der IT ermöglichen Trennverstärker das sichere Übertragen der Signale zwischen den verschiedenen Schaltungsteilen. Hier können Netzwerke von Kurzschlüssen und Datenverlusten bedroht werden, denn in ihnen treten unterschiedliche Erdungspotenziale auf. Trennverstärker minimieren dieses Risiko, indem sie Signale isolieren und verstärken. Elektrikkomponenten werden durch die galvanische Trennung vor Stör- und Überspannungen, Signalverzerrungen und physischen Schäden geschützt. Deshalb werden Trennverstärker in der IT oft in Netzwerken und Steuerungselementen eingesetzt.

Darüber hinaus spielen Trennverstärker eine wichtige Rolle in der IT-Sicherheit und -Zuverlässigkeit, insbesondere in sensiblen Bereichen wie Rechenzentren, industriellen Steuerungssystemen und medizinischen IT-Anwendungen. In diesen Umgebungen ist es entscheidend, dass die Signalintegrität gewahrt bleibt und keine elektrischen Störungen in die Netzwerke oder Endgeräte gelangen.

Trennverstärker tragen nicht nur dazu bei, die Systemstabilität zu gewährleisten, sondern verbessern auch die Lebensdauer der angeschlossenen Hardware, indem sie sie vor den schädlichen Auswirkungen potenzieller Erdschleifen und elektrostatischer Entladungen schützen. Ihre Fähigkeit, Signale über lange Distanzen zu übertragen, ohne die Signalqualität zu beeinträchtigen, macht sie zu einem unverzichtbaren Bestandteil moderner IT-Infrastrukturen.

Arten von Trennverstärkern

Einstellbare Trennverstärker gelten als Klassiker zur galvanischen Trennung von analogen Messsignalen. Mit ihnen lassen sich der Offset und das Verhältnis der Verstärkung manuell verändern, sodass die Ausgangsspannung und der Ausgangsstrom an die gewünschten Anforderungen angepasst werden können. Eine Alternative bieten universelle Trennverstärker, die in den unterschiedlichsten Bereichen angewandt werden können.

Auch sie können Messsignale isolieren, darüber hinaus dienen sie aber auch zur Stärkung, Filterung und Anpassung an genormte Standards. Aufgrund ihrer hohen Flexibilität kommen sie in den verschiedensten Branchen zum Einsatz, zu denen zum Beispiel die Prozesssteuerung, die Medizintechnik und die Automatisierungstechnik gehören. Ein weiteres Modell ist der Analogverteiler, der, wie der Name schon sagt, das Eingangssignal auf mehrere Ausgänge verteilt und somit dafür sorgt, dass das Signal gleichzeitig an mehrere Empfänger übertragen wird. Nennenswert ist an dieser Stelle auch, dass dabei weder Signale verloren noch Störungen gewonnen werden.

Das Gegenstück zu Analogverteilern sind mehrkanalige Trennverstärker, welche die galvanische Trennung bei mehreren Eingangskanälen anwenden. Verschiedene Messsignale lassen sich mit ihrer Hilfe unabhängig voneinander übertragen und gleichzeitig verarbeiten. Sie werden vor allem in der Automatisierungstechnik und in der Prozesssteuerung verwendet. Ein Zweikanaliger Trennverstärker besitzt hingegen nur zwei Eingangskanäle, die voneinander galvanisch getrennt werden. Sie können bei der Messung von Leistung und Temperatur wertvoll sein.

Ein parametrierbarer Analogrechner hingegen kommt in der Regelungstechnik und der Prozesssteuerung zum Einsatz. Das analoge Signal wird mit diesem Rechner verarbeitet und berechnet, sodass Addition, Subtraktion, Multiplikation, Division und sogar Invertierung programmiert werden können. Der dazugehörige parametrierbare Trennverstärker kann Messsignale isolieren, sie verstärken und filtern und auch an genormte Standards anpassen. Er bietet die ultimative Flexibilität.

Im Gegensatz zum universellen Trennverstärker lässt er sich zusätzlich programmieren. Zu guter Letzt gibt es auch passive Trennübertrager, die das Eingangssignal zerhacken und über einen Transformator zunächst übertragen und dann gleichrichten. Wird lediglich eine Trennung, dafür aber keine Verstärkung gefordert, sind diese Trennübertrager hilfreich. Sie unterstützen in den Branchen der Stromversorgungstechnik und der Datenkommunikation und vermeiden dabei Potenzialunterschiede.

Der Wert der Trennverstärker

Mit ihrer entscheidenden Rolle zum Schutz vor elektrischen Störungen und beim Sicherstellen der Genauigkeit von Messdaten sind Trennverstärker essenzielle Geräte in verschiedenen Branchen. Ihre Anwendungsvielfalt ist breit und umfasst Bereiche wie Medizintechnik und Prozesssteuerung. Insbesondere dann, wenn Messdaten über große Entfernungen übertragen und zusätzlich in komplexe Systeme integriert werden müssen, kommen Trennverstärker zum Einsatz.