Definition und Funktion:
Ein Trennverstärker (engl. Isolation Amplifier oder Isolator) ist ein elektronisches Gerät, das dazu dient, ein analoges oder digitales Signal von einem Eingangskreis zu einem Ausgangskreis zu übertragen, während gleichzeitig eine galvanische Trennung zwischen diesen beiden Kreisen gewährleistet wird. Das bedeutet, es gibt keine direkte elektrische Verbindung zwischen Eingang und Ausgang.
Das Hauptziel eines Trennverstärkers ist es, die Sicherheit von Personen und Geräten zu erhöhen und die Störfestigkeit von Mess- und Steuerungssystemen zu verbessern, indem unerwünschte Spannungsdifferenzen, Gleichtaktstörungen oder Masseschleifen unterdrückt werden.
Realisierung und Relevanz:
Trennverstärker nutzen verschiedene physikalische Prinzipien für die Signalübertragung über die Isolationsbarriere:
- Optische Kopplung: Umwandlung des Signals in Licht (Optokoppler).
- Induktive Kopplung: Übertragung über Magnetfelder.
- Kapazitive Kopplung: Übertragung über elektrische Felder.
Anwendungsbereiche in der Automatisierungstechnik:
Trennverstärker sind unverzichtbar in der Prozessmesstechnik und in industriellen Automatisierungssystemen:
- Prozessmesstechnik: Anbindung von Sensoren (z.B. Temperaturfühler, pH-Sonden) an Analogeingänge der SPS, insbesondere wenn große Potentialunterschiede bestehen oder Störungen auftreten können.
- Schutz vor Störungen: Unterdrückung von Gleichtaktstörungen, die durch lange Leitungen oder elektromagnetische Interferenzen verursacht werden.
- Galvanische Trennung: Gewährleistung einer sicheren Trennung zwischen dem Feld (wo hohe Spannungen oder Störungen auftreten können) und der empfindlichen Steuerungsebene (SPS).
- Signalwandlung: Können auch das Signal eines Sensors in ein standardisiertes Analogsignal (z.B. 4-20 mA) umwandeln (Messumformer-Funktion mit Isolation).
- Sicherheitsanwendungen: In bestimmten Fällen zur Isolation sicherheitsrelevanter Signale.
Vorteile:
- Hohe Sicherheit: Schutz des Personals vor gefährlichen Spannungen.
- Erhöhte Störfestigkeit: Verbesserte Qualität der Messsignale.
- Eliminierung von Masseschleifen: Verhindert unerwünschte Ausgleichsströme.
- Zuverlässigkeit: Stabilisierung des Messsystems.
Trennverstärker sind oft als kompakte Module für die Hutschienenmontage ausgeführt (z.B. Phoenix Contact CLIPLINE-Serie, WAGO JUMPFLEX).
→ Siehe auch: Galvanische Trennung, Optokoppler, Messumformer, EMV-Richtlinie, Analogeingang
