Mess-, Steuer- und Regelungstechnik · Datenpunkte und Signale
0-10-Volt-Signal
Analoges Gleichspannungssignal zur stufenlosen Übertragung eines Sollwertes oder Messwertes zwischen Regler, Sensor und Aktor.
Auch gesucht als: 0 10 Volt Signal, 0–10 V
Einfach erklärt
Bei einem 0–10-Volt-Signal steht die Höhe der Spannung für einen bestimmten Wert. Legt ein Regler beispielsweise 5 Volt an einen Pumpeneingang, kann das – bei einer Zuordnung von 0 bis 10 Volt zu 0 bis 100 Prozent – einer Anforderung von 50 Prozent entsprechen. Die genaue Bedeutung der Spannung ist aber immer in den Herstellerunterlagen festgelegt. Manche Geräte arbeiten beispielsweise mit 2 bis 10 Volt, verwenden eine umgekehrte Kennlinie oder schalten bei 0 Volt nicht vollständig ab.
Fachbeschreibung
Das 0–10-Volt-Signal ist ein analoges Spannungssignal, das in der Mess-, Steuer- und Regelungstechnik häufig zur Übertragung kontinuierlicher Soll- und Istwerte verwendet wird. Typische Anwendungen sind Drehzahlvorgaben für Pumpen und Ventilatoren, Stellbefehle für Ventile und Klappen sowie Messsignale von Druck-, Temperatur-, Feuchte- oder CO₂-Sensoren. Die Signalspannung wird zwischen dem Signalleiter und einem gemeinsamen Bezugspotenzial, meist GND oder COM, ausgewertet. Der Zusammenhang zwischen Spannung und dargestelltem Wert ist häufig linear, muss jedoch für jedes Gerät geprüft werden. Bei einer Skalierung von 0 bis 10 Volt auf 0 bis 100 Prozent entsprechen 0 Volt dem Minimalwert, 5 Volt dem halben Bereich und 10 Volt dem Maximalwert. Bei einem 2–10-Volt-Signal beginnt der gültige Arbeitsbereich erst bei 2 Volt. Dadurch kann ein Wert unterhalb von 2 Volt je nach Gerät als Abschaltung, Leitungsunterbrechung oder Fehler erkannt werden. Auch die zulässige Belastung des Signalausgangs, der Eingangswiderstand, eine mögliche galvanische Trennung und die gemeinsame Masseverbindung müssen berücksichtigt werden. Eine gemessene Signalspannung zeigt nur den elektrischen Steuerwert. Sie beweist noch nicht, dass der angeschlossene Aktor die angeforderte Drehzahl, Stellung oder Leistung tatsächlich erreicht.
Praxishinweis
Vor der Bewertung immer die Herstellerunterlagen prüfen: Signalbereich, Skalierung, Signalrichtung, Bezugspotenzial, Eingangswiderstand und zulässige Ausgangsbelastung können unterschiedlich sein. Bei der Fehlersuche die Spannung direkt zwischen Signal und GND messen. Zusätzlich die Versorgungsspannung des Gerätes kontrollieren. Eine korrekte Signalspannung bei fehlender Reaktion kann auf eine falsche Parametrierung, eine fehlende Freigabe, eine unterbrochene Masseverbindung oder einen defekten Eingang beziehungsweise Aktor hinweisen.
Beispiel
Eine elektronisch geregelte Umwälzpumpe erhält von der Gebäudeautomation ein 0–10-Volt-Signal. Laut Hersteller entsprechen 0 Volt einer Anforderung von 0 Prozent und 10 Volt einer Anforderung von 100 Prozent. Werden zwischen Signaleingang und GND 6 Volt gemessen, beträgt die übertragene Anforderung rechnerisch 60 Prozent. Ob die Pumpe tatsächlich mit 60 Prozent ihrer maximalen Drehzahl läuft, hängt zusätzlich von ihrer internen Regelung, den Betriebsgrenzen und dem aktuellen Anlagenzustand ab.
Montagehinweis
Signal-, Bezugs- und Versorgungsleiter eindeutig kennzeichnen. Den 0–10-Volt-Eingang nicht mit der häufig ebenfalls vorhandenen 24-Volt-Versorgung verwechseln. Steuerleitungen nach Herstellervorgabe verlegen und möglichst nicht unmittelbar parallel zu leistungsführenden Leitungen führen. Bei längeren Leitungswegen oder störungsreicher Umgebung können verdrillte beziehungsweise geschirmte Leitungen erforderlich sein. Die Schirmanbindung erfolgt ausschließlich nach dem vorgesehenen Anlagen- und Herstellerkonzept.
Sicherheitshinweis
Vor Anschluss- oder Verdrahtungsarbeiten die betreffenden Stromkreise spannungsfrei schalten und gegen Wiedereinschalten sichern. Obwohl 0–10-Volt-Signale häufig innerhalb von Kleinspannungsstromkreisen verwendet werden, muss die tatsächliche Schutzmaßnahme der Anlage geprüft werden. Ein Kurzschluss des Signalausgangs oder das versehentliche Anlegen einer höheren Versorgungsspannung kann Regler, Sensoren oder Aktoren beschädigen.
