Funktionsweise der Digitalen USB Ausgangsmodule

USB Analog and Digital IO Modules

LucidControl USB IO Module

  • Datenerfassung & Steuerung

  • Kostengünstig und flexibel

  • Platformunabhängig

  • Windows® und Linux

  • Kompatibel mit RPi und Beagle Bone

  • Für Hutschienenmontage

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  • Gebäudeautomatisierung

USB Digital Input Module

Digitales Eingangsmodul für USB

LucidControl Produkt Serie

  • 4 digitale Eingänge

  • 3 Spannungsbereiche

  • Potentialfreie Eingänge

  • Zähler und Flankenerkennung

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USB Digital Output Module

Digitales Ausgangsmodul für USB

LucidControl Produkt Serie

  • Potentialfrei und isoliert

  • 4 digitale Ausgänge

  • Option mit mechanischen Relais

  • Pulsweiten-Modulation (PWM) und Timer

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  • Steuerung von elektrischen Verbrauchern

USB Analog Input Module

Analoges Eingangsmodul für USB

LucidControl Produkt Serie

  • Verschiedene Messbereiche

  • 4 analoge Eingänge

  • z.B. 0 - 10 V und 0 - 20 mA

  • 14 bit Auflösung

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  • Erfassung von Sensorsignalen

USB Analog Output Module

Analoges Ausgangsmodul für USB

LucidControl Produkt Serie

  • 4 analoge Ausgänge

  • Ausgangsoptionen

  • z.B. 0 - 10 V oder 4 - 20 mA

  • 12 bit Auflösung

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  • 0 - 10 V und 4 - 20 mA Schnittstellen

USB RTD Input Module

RTD Temperaturmessmodul

LucidControl Produkt Serie

  • 4 Pt1000 / Pt100 Fühlereingänge

  • Temperaturbereich: -180 - 180 °C

  • 0.1 °C Auflösung

  • Heizungssteuerungen & Energiemanagement

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  • Aufzeichnung von Temperaturverläufen

LucidControl USB Digital Output Module

Digitale Ausgangsmodule werden immer dann benötigt, wenn logische Signale erzeugt oder elektrische Lasten gesteuert werden sollen.

Die zuverlässlichen und industrietauglichen USB IO Module sind mit professionellen Anschlussklemmen bestückt und können auf DIN-Schienen montiert werden, was die Integration in Schalt- und Verteilerschränke, wie sie in Industriellen Anwendungen vorkommen, optimiert.

Die LucidControl Produkt-Serie bietet 3 unterschiedliche Ausgangskonfigurationen an und deckt damit ein großes Anwendungsspektrum ab. Als Entscheiungshilfe werden im Folgenden werden die verfügbaren Typen beschrieben:

Solid State Relays (SSR)

LucidControl DO4-I - Prinzip von Halbleiterrelais

Die Steuerung wie auch die Regelung von elektrischen Lasten ist eine typische Anwendung von Digitalen Ausgangsmodulen. Am besten kann diese Anwendung, wie in der Abbildung gezeigt, mit dem DO4-I Modul realisiert werden, das 4 Halbleiterrelais einsetzt.

Da diese Relais Halbleiter anstatt mechanischer Kontakte einsetzen, sind sie insbesonders auch dann geeignet, wenn Verbraucher periodisch geschaltet werden sollen. Das DO4-I Digital Output USB Modul ist auch in der Lage ein PWM (Puls-Weiten-Modulation) Signal zu erzeugen, was z.B die Regelung von Pumpen und damit den Durchfluss von Flüssigkeiten erlaubt.

Das digitale (Solid-State-Relay) SSR Ausgangsmodul ist in der Lage elektrische Lasten mit max. 30V und 0.75A (22.5 Watts) zu schalten. Falls Netzspannung geschaltet werden soll, empfehlen wir mit dem Digital Output Modul einen externen Schütz Anzusteuern, der in der Lage ist Netzspannung zu schalten.

Halbleiterrelais sind die bevorzugte Lösung für die meisten Anwendungen und bieten darüber hinaus auch den höchsten Schutz, da zwischen dem Hostcomputer (z.B. PC, Laptop oder Raspberry Pi) und dem gesteuerten Signal eine galvanische Trennung besteht. Alle Ausgänge sind voneinander unabhängig und potentialfrei ausgeführt, so dass die Massen des Hostcomputers und der Last nicht miteinander verbunden sind. Darüber hinaus spielt die Polarität des angelegten Signals keine Rolle, da die Halbleiterrelais Vorwärts- und Rückwärtsrichtung unterstützen.

Mechanische Relays (SPDT Schalter)

Mechanisches Relais

Prinzip SPDT Relais

Das DO4-S Digital Ausgangsmodul setzt mechanische Relais ein, um einen elektrischen Schaltkreis zu schließen. Da mechanische Schalter eingesetzt werden, ist das USB Relais Modul in der Lage neben elektrischen Verbrauchern auch Messsignale wie z.B. Spannungen oder Widerstände, ohne dass Störungen oder Verzerrungen auftreten, zu schalten.

Mit mechanischen Relais können auch Messignale umgeschaltet werden und es kann eines von zwei Messignalen auf ein Messgerät gelegt werden.

Die Abbildung zeigt, dass das DO4-S Digital Output Modul eine 12-polige Anschlussklemme benötigt anstatt dem 8-poligen, der bei den restlichen LucidControl USB IO Modulen Verwendung findet. Grund hierfür ist, dass jeder Ausgang des USB Relais Moduls 3 Kontakte besitzt. Alle Ausgänge sind als sogenannte Single-Pole-Double-Throw (C-Type, SPDT) Relais ausgeführt. Dies bedeutet, dass ein gemeinsamer Kontakt zwischen dem im stromlosen Fall geöffneten (NO) und geschlossenen (NC) umgeschaltet wird.

Verglichen mit dem Solid-State-Relay Ausgangsmodul ist es mit mechanischen Relais also möglich zwischen zwei Signalen zu umzuschalten (toggeln). Allerdings weisen die mechanischen Relais eine maximale Anzahl an Schaltzyklen auf. Auch wenn diese Zahl zwischen 100.000 und 1.000.000 liegt, ist die Erzeugung von periodischen Signalen mit dem DO4-S USB Relais Modul nicht möglich, da die Kontakte zu schnell verschleißen würden.

Open Collector Ausgänge

Open Collector Ausgänge

Open Collector

Die dritte Möglichkeit, digitale Ausgänge zu realisieren sind Open Collector Ausgänge. Sie sind ähnlich den Solid-State-Relais unterstützen aber schnellere Schaltzyklen von weniger als 1 ms indem Transistoren den Ausgang mit Masse verbinden.

Solche schnellen Signalübergänge sind dann von Vorteil, wenn z.B. LEDs gedimmt werden sollen und ein Flackern vermieden werden soll.

Im Gegensatz zu den anderen digitalen USB Output Modulen verzichtet das DO4-O Module auf eine galvanische Isolation zwischen Ein- und Ausgängen und die Ausgänge haben eine gemeinsame Masse mit dem verbundenen Hostcomputer.

Das DO4-O Digital Ausgangsmodul Modul sollte somit nur eingesetzt werden, wenn es aufgrund des schnelleren Timings notwendig ist.

Zusammenfassung der Ausgangskonfigurationen

Die nachfolgende Tabelle gibt einen Überblick über die vorhandenen Ausgangstypen:

Ausgangskonfiguration Funktion
Solid State Relay
  • Optisch isoliert und potentialfrei
  • Bestens geeignet für Standardanwendungen
  • Steuert Lasten bis zu 30V und 0.75A (22.5W)
  • Unterstützt Puls-Weiten-Modulation (PWM)
Open Collector
  • Transistor Ausgänge
  • Gemeinsame Masse
  • Steuert Lasten bis zu 30V und 0.75A (22.5W)
  • Anwendung: Dimmen von LEDs
  • Unterstützt Puls-Weiten-Modulation (PWM)
Mechanisches Relais
  • Mechanisches SPDT (C-Type) Relais
  • Schalten und Umschalten von Lasten und Signalen
  • Optisch isoliert und potentialfrei