Stromsensoren dienen als „Sinnesorgane“ und erfassen Stromsignale. Strommessumformer gehen einen Schritt weiter: Sie erfassen die Signale und „übersetzen“ sie in eine allgemeine, standardisierte „Sprache“, die andere Geräte verstehen und nutzen können.
| Stromsensor | Strommessumformer | |
| Signal | Gibt das Rohsignal oder ein vorverarbeitetes Signal aus. Die Ausgangssignale können unterschiedliche Formen haben: schwache Spannungen oder Ströme, die proportional zum gemessenen Strom sind, oder sogar digitale Signale. Ein Hall-Sensor gibt beispielsweise ein Spannungssignal im Millivoltbereich aus, während ein Stromwandler (eine grundlegende Art von Stromsensor) einen kleinen Strom ausgibt, der proportional zum Windungsverhältnis ist (z. B. 0–5 A). Diese Signale sind meist nicht standardisiert und müssen durch nachgeschaltete Schaltungen weiterverarbeitet werden. | Gibt standardisierte Industriesignale aus. Seine Hauptfunktion besteht darin, die vom Sensor erfassten Signale umzuwandeln und zu verstärken, sodass standardisierte Analogsignale entstehen, die in industriellen Steuerungssystemen üblich sind – meist ein Gleichstromsignal von 4–20 mA oder ein Gleichspannungssignal von 0–10 V beziehungsweise 0–5 V. Diese standardisierten Signale können Geräte wie SPS, DCS-Systeme und Datenerfassungskarten direkt verarbeiten. |
| Übertragung | Kurze Übertragungsstrecke, störanfällig Das Signal ist anfällig für elektromagnetische Störungen sowie Einflüsse von Kabellänge und Leitungswiderstand. Dadurch können Signalverzerrungen oder Fehler entstehen. Deshalb müssen Sensoren in der Regel nahe an der Signalverarbeitungseinheit installiert werden.
| Große Übertragungsstrecke und hohe Störfestigkeit. Das 4–20-mA-Stromschleifensignal ist besonders störfest. Solange der Strom in der Schleife konstant bleibt, beeinflussen Änderungen des Leitungswiderstands die Signalgenauigkeit nicht. Daher eignet es sich gut für eine zuverlässige Übertragung über große Entfernungen – bis zu mehreren Hundert Metern – von Feldgeräten zu einem zentralen Leitstand. |
| Anwendung | Als zentrales Messelement wird er vielseitig eingesetzt. Er bildet die Grundlage vieler Anwendungen zur Strommessung und ist in zahlreiche Geräte integriert. Beispiele: Unterhaltungselektronik: Einsatz in Smartphone-Ladegeräten zur Steuerung des Schnellladens. Fahrzeuge mit alternativen Antrieben: Überwachung des Ladens und Entladens im Batteriemanagementsystem (BMS). Wechselrichter / Umrichter: Einsatz für die Motorsteuerung und die Nachführung des maximalen Leistungspunkts (MPPT).
| Haupteinsatzgebiete sind die industrielle Automatisierung und Prozesssteuerung. Soll der Betriebsstrom von Feldgeräten wie Motoren oder Heizungen als Messgröße genutzt und an eine entfernte SPS oder ein SCADA-Überwachungssystem übertragen werden, ist ein Strommessumformer erforderlich. Er bildet die Signalbrücke zwischen Feldgeräten und Steuerungssystem. |
| Aufwand | Aufwendiger in der Anwendung und erfordert zusätzliche Entwicklung. Nutzer müssen eigene Schaltungen für Verstärkung, Filterung und Linearisierung entwickeln, um das Rohsignal des Sensors zu verarbeiten, bevor es in aussagekräftige Daten umgewandelt oder zur Steuerung genutzt werden kann. Dafür sind entsprechende Kenntnisse im Schaltungsentwurf erforderlich. | Einfach anzuwenden und sofort einsatzbereit. Der Strommessumformer enthält alle erforderlichen Schaltungen zur Signalverarbeitung. Nutzer müssen ihn lediglich gemäß den Verdrahtungshinweisen (Versorgungsspannung, Eingang und Ausgang) direkt mit den Analogeingängen handelsüblicher Mess- oder Steuergeräte verbinden. Ein komplexer Schaltungsentwurf ist nicht nötig. |
Zusammenhang: Ein Strommessumformer kann als weiterentwickelte oder integrierte Ausführung eines Stromsensors betrachtet werden. Er enthält ein eingebautes Strommesselement sowie Schaltungen zur Signalaufbereitung und für einen standardisierten Ausgang.
Wichtigster Unterschied: Entscheidend ist die Art des Ausgangssignals. Ein Sensor gibt das Rohmaterial aus – ein ursprüngliches, unverarbeitetes Signal. Ein Strommessumformer gibt ein standardisiertes, direkt nutzbares Signal aus.
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