Hoeveel EC-ventilatoren kan ik aansturen met één 0–10V-signaal?
Ingangsimpedantie van een EC-motor
Een 0–10V-stuursignaal heeft, eenvoudig uitgedrukt, een elektrische stroom nodig die zich door de circuits voortbeweegt. Zonder stroom is er geen signaal.
Impedantie (Z) is de weerstand die een stroom ondervindt om zich een weg te banen door een elektrisch circuit. De effectieve stroom hangt dus af van de ingangsimpedantie van de aangesloten EC-motor(en). Deze waarde staat vermeld in de technische specificaties van de EC-ventilatoren of kan opgevraagd worden bij de fabrikant.
De ingangsimpedantie wordt uitgedrukt in ohm (Ω) of kilo-ohm (kΩ) (1 kilo-ohm = 1000 ohm).
Elke stroombron heeft echter een limiet, en dat geldt ook voor de bron van een 0–10V-signaal.
Sentera drukt deze limiet uit als minimale belastingsweerstand in de datasheets.
Bv.: analoge uitgang: 0–10 VDC / minimale belastingsweerstand: 1 kΩ.
Om de maximale stroom te berekenen, wordt de wet van Ohm toegepast: U [volt] = I [ampère] × R [ohm]
Wanneer de minimale belastingsweerstand wordt aangesloten op de 0–10V-uitgang, zal de uitgangsstroom dus zijn maximale waarde bereiken.
De impedantie mag dus hoger (minder stroom), maar niet lager zijn (te veel stroom).
Voor de eenvoud wordt ervan uitgegaan dat impedantie (Z) en weerstand (R) gelijk zijn. Dit betekent: I = U / Z
Als de EC-ventilator een ingangsimpedantie van 1 kΩ (1000 Ω) heeft, wordt dit: 10 VDC / 1 kΩ = 0,01 A = 10 mA.
Wanneer het stuursignaal 10 volt bedraagt en de EC-ventilator een ingangsimpedantie van 1000 Ω heeft, loopt er een stroom van 10 mA door de bedrading van het 0–10V-signaal.
Hoe de gecombineerde impedantie van meerdere EC-motoren berekenen?
Als meerdere EC-motoren met één 0–10V-signaal worden geregeld, moet dit signaal parallel op de EC-motoren worden aangesloten. Elke 0–10V-ingang van de aangesloten EC-motoren heeft een bepaalde ingangsimpedantie (Z1, Z2, …). Om het maximaal aanstuurbare aantal EC-motoren te bepalen, moet de totale ingangsimpedantie Zeq van alle aangesloten motoren berekend worden.
De totale of equivalente ingangsimpedantie (Zeq [Ω]) bereken je met de volgende formule:
Voorbeeld:
Wanneer 3 identieke EC-motoren – elk met een ingangsimpedantie van 600 Ω – parallel worden aangesloten, geldt:
1/Zeq = 1/600 Ω + 1/600 Ω +1/600 Ω = 3/600 Ω
Daaruit volgt dat de totale ingangsimpedantie Zeq = 200 Ω
Als de minimale belastingsweerstand van de 0–10V-uitgang 200 Ω is en de kabellengtes beperkt blijven, kunnen deze 3 EC-motoren tegelijk worden aangestuurd via dat ene 0–10V-signaal. Hieruit blijkt ook: hoe meer motoren we aansluiten, hoe lager de totale impedantie.
Samengevat, hoeveel motoren aangesloten kunnen worden op een regelaar wordt op onderstaande manier berekend:
1. Zoek de minimale belasting op van de 0–10V-regelaar of sensor
2. Zoek de ingangsimpedantie op van de EC-motor(en).
3. Neem het aantal motoren en bereken Zeq volgens bovenstaande formule
4. Als Zeq hoger is dan de minimale belasting uit punt 1. hierboven is er geen overbelasting van het 0–10V-signaal.
De voordelen van digitale communicatie
Het regelen van de ventilatorsnelheid via een analoog signaal kent beperkingen. Enerzijds is het aantal EC-motoren dat gelijktijdig kan worden aangestuurd beperkt (minimale belasting). Anderzijds is de kabellengte beperkt. Hoe langer de kabel, hoe hoger de weerstand. Deze extra weerstand beïnvloedt het 0–10V-signaal en daarmee de ventilatorsnelheid.
Wanneer EC-motoren via Modbus RTU-communicatie worden aangestuurd, zijn deze beperkingen niet langer van toepassing. Modbus RTU is ontwikkeld om gegevens op een betrouwbare manier over te dragen in industriële toepassingen en in zware omgevingen. Kabellengtes tot 1000 m vormen daarbij geen probleem.