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Was ist ein Feldbusabschlusswiderstand und was ist seine Funktion?

erstellt am: 10.05.2016 | von: | Kategorie(n): Feldbus

Der Feldbusabschlusswiderstand (Fieldbus Terminator) ist eine Komponente eines Feldbussystems.

Der Begriff „Feldbusabschlusswiderstand“ bezeichnet eine Komponente eines Feldbussystems, die aus einer Reihenschaltung von einem 1-µF –Kondensator und einem 100-Ω-Widerstand besteht. Die Hauptaufgabe des Feldbusabschlusswiderstandes besteht darin, den Strom des Feldbusses zu messen und das Feldbussignal vor elektrischen Reflexionen zu schützen.

 

Verschiedene Integrationsmethoden für Feldbusabschlusswiderstände

Wie werden Feldbusabschlusswiderstände in ein System integriert? Jedes Segment benötigt genau zwei Abschlusswiderstände. Diese befinden sich am Anfang und am Ende eines Segmentes. Häufig wird der Abschlusswiderstand am Anfang eines Segmentes in ein Feldbus-Stromversorgungsmodul oder – im Falle von Pepperl+Fuchs – in ein Motherboard eingebaut. Dieses Motherboard trägt die Stromversorgungsmodule und wird über einen einfachen Kippschalter aktiviert. All diese Methoden eignen sich, um einen Feldbusabschlusswiderstand anzuschließen, ohne dass es dabei einer zusätzlichen Komponente in der Gesamttopologie des Systems bedarf. Die Feldbusabschlusswiderstände am Ende eines Segmentes werden hingegen üblicherweise als eigenständige Komponente hinzugefügt oder im Verteilerkasten installiert.

Feldbusabschlusswiderstand als wesentlicher Bestandteil der Datenübertragung

Der Hauptzweck der Feldbusabschlusswiderstände besteht in ihrer Funktion als Strom-Shunt für das Steuernetzwerk. Feldbusgeräte kommunizieren mit anderen Feldgeräten und der Steuerung über die Veränderung ihrer Gesamtstromaufnahme. Diese Strommodulation resultiert aufgrund der Abschlusswiderstände in einer proportionalen Spannungsmodulation: das Feldbussignal. Der Einsatz zu vieler (drei oder mehr) Terminatoren führt zu einer verringerten Signalstärke. Ein zusätzlicher Terminator im Segment reduziert das Signal typischerweise um 30 %. Wird kein Terminator im Segment verwendet, bewirkt dies den gegenteiligen Effekt und verursacht eine starke Zunahme der Signalstärke: diese beläuft sich auf ungefähr 70 % für jeden fehlenden Abschlusswiderstand.

Reduzierung elektrischer Reflexionen

Eine weitere Aufgabe des Feldbusabschlusswiderstandes ist die Reduzierung elektrischer Reflexionen. Reflexionen in einem Steuernetzwerk lassen sich mit Wellen in einem Schwimmbecken vergleichen. Eine Welle, die sich im Wasser ausbreitet, trifft hierbei auf Hindernisse wie beispielsweise den Beckenrand. Bei dieser Kollision wird ein Teil der Welle wieder zurück in ihre Ursprungsrichtung reflektiert. Übertragen auf ein Feldbusnetzwerk stellt hier das Kommunikationssignal solch eine Welle dar. Der Beckenrand symbolisiert eine inkorrekte Installation. Die reflektierten Signale überlagern sich mit dem ausgesendeten Signal und verzerren dieses. Sie können Probleme wie beispielsweise Rauschen oder Pegelschwankungen verursachen. Der Einsatz des Feldbusabschlusswiderstandes an jedem Ende des Segments hilft, diese Inkonsistenzen zu reduzieren und den Anteil reflektierter Signale zu minimieren.

Der Terminator ist ein wichtiger Bestandteil für ein gut funktionierendes Feldbusnetzwerk. Terminatoren sind einfache und gleichzeitig kritische Komponenten der Topologie. Sie wegzulassen oder zu viele am Segment zu betreiben wird sich zweifellos negativ auf die Signalqualität auswirken.

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