regolatori di pressione proporzionali

Componenti per l’Automazione Pneumatica
REGOLATORI
DI PRESSIONE
PROPORZIONALI
NEWS TECNICA
NT2002/002
S.p.A.
LURANO (BG) - ITALY
Sistema di
Qualità Certificato
ISO 9001 : 2000
Reg. No. 10677-04
News tecnica NT2002/002
Regolatori di Pressione Proporzionali TG.1
Serie 1700
INDICE:
MOTIVAZIONI DELLA REALIZZAZIONE
!
!
Descrizione dei motivi
Campo di applicazione
PRESENTAZIONE PRODOTTO
!
!
Gamma prodotto
Identificazione
CARATTERISTICHE
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
Principio costruttivo
Schema funzionale
Definizioni
Funzionali
Costruttive
Dimensioni di ingombro
Possibilità di fissaggio
Installazione / Funzionamento
Configurazione prodotto
Parametri operativi
CODIFICA
!
Chiave di codifica
NT2002-002-IT
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1
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Regolatori di Pressione Proporzionali TG.1
Serie 1700
MOTIVAZIONI DELLA REALIZZAZIONE
Descrizione
Le applicazioni industriali moderne richiedono sempre maggiormente prestazioni elevate ai componenti
pneumatici. Nel caso specifico di un cilindro pneumatico, si richiede di intervenire sui parametri che
determinano la forza generata e la velocità con cui lo stelo si muove. La stessa cosa vale per un attuatore
rotante dove non parleremo di forza ma bensì di momento torcente.
Questi parametri necessitano sempre maggiormente di essere modificati in modo dinamico durante il
funzionamento della macchina su cui sono installati.
Le soluzioni tradizionali che sfruttano la logica pneumatica associata all’impiego di valvole alimentate a
pressioni differenti richiedono spesso ingombri eccessivi. Da qui nasce la soluzione alternativa di impiegare un
regolatore che possa variare nel tempo il valore di pressione o di portata.
Questo tipo di regolatore è chiamato regolatore proporzionale a controllo elettronico.
Sono state realizzate 3 taglie con portate da 1.000 fino a 4.000 Nl/min. e diverse soluzioni costruttive per la parte
elettronica con la possibilità di controllare il valore di pressione mediante segnale in tensione (0-10 Volt) o in
corrente (4-20 mA), avere un display di visualizzazione del valore impostato, avere l’uscita analogica con
segnale in tensione o in corrente del valore di pressione rilevata nel circuito oppure una versione con gestione
mediante porta seriale RS 232.
In questo documento verrà trattato in modo specifico il regolatore proporzionale taglia 1.
Campo di applicazione
I campi di applicazione dei regolatori proporzionali sono tutti quelli in cui sia necessario controllare
dinamicamente la forza di un attuatore.
Alcuni esempi: sistemi di chiusura, impianti di verniciatura, sistemi di tensionamento, macchine per
l’imballaggio, sistemi di frenatura a controllo pneumatico, pinze di saldatura, sistemi di compensazione dello
spessore, sistemi di bilanciamento, taglio laser, etc.
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PRESENTAZIONE PRODOTTO
Gamma prodotto
La linea estetica del prodotto è principalmente la stessa anche al variare della tipologia del prodotto.
Troviamo su un lato il foro di alimentazione e di scarico e sul lato opposto il foro di utilizzo.
Sulle pareti laterali sono collocati i fori da G1/8” che vengono forniti chiusi con dei tappi removibili sui quali è
possibile collegare un manometro oppure utilizzare la connessione come bocca di uscita.
Nella parte alta troviamo il connettore elettrico circolare a 8 poli.
Nel caso in cui non venga richiesta la presenza del display, al suo posto verrà montata un’etichetta con il simbolo
funzionale del prodotto.
Versione base
(senza display)
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Versione con display
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PRESENTAZIONE PRODOTTO
Identificazione
Le varianti disponibili sono molteplici e vengono identificate dal codice di ordinazione.
La prima selezione avviene sul tipo di segnale di comando che va scelto tra:
! Segnale in tensione (0-10V)
! Segnale in corrente (4-20 mA)
La seconda selezione avviene scegliendo tra le opzioni disponibili:
! Scheda Display
! Scheda di uscita analogica in tensione (0-10 V)
! Scheda Display + scheda di uscita analogica in tensione (0-10 V)
! Scheda di uscita analogica in corrente (4-20 mA)
! Scheda Display + scheda di uscita analogica in corrente (4-20 mA)
! Scheda di uscita digitale (24 VDC, PNP, max 10 mA)
! Scheda Display + scheda di uscita digitale
! Scheda Rs232
! Scheda Display + scheda RS232
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CARATTERISTICHE
Principio costruttivo
PRESSIONE
VARIAZIONE
PRESSIONE DI USCITA
TENSIONE
Il regolatore proporzionale Pneumax si basa su una parte meccanica composta da un sistema a doppio
otturatore bilanciato. Un otturatore intercetta l’ugello che pone in collegamento la connessione di alimentazione
con quella di utilizzo mentre l’altro intercetta un secondo ugello che mette in comunicazione la connessione di
utilizzo con la connessione di scarico.
I due otturatori vengono comandati da un’asta collegata ad una membrana. La camera di pilotaggio della
membrana viene pressurizzata mediante 2 elettrovalvole 2/2 da 10 mm comandate in PWM (Pulse Width
Modulation - modulazione a larghezza di impulsi). Questa tecnica di comando consente di variare la portata
degli elettropiloti variando la frequenza con cui viene fornito il segnale di commutazione elettrico.
Un’elettrovalvola serve per pressurizzare la camera di bilanciamento, mentre la seconda serve per scaricarla.
VARIAZIONE
FREQUENZA DI
MODULAZIONE
TEMPO
La parte elettronica è invece realizzata mediante un microprocessore a 8 bit ed un trasduttore di pressione.
Il segnale di riferimento proveniente dall’esterno viene analizzato dal microprocessore il quale a sua volta avvia
la commutazione delle elettrovalvole in PWM. Nel contempo il sensore di pressione invia al microprocessore un
segnale analogico del valore di pressione rilevato nel circuito a valle del regolatore. Questo segnale viene
comparato con il valore di riferimento ed al raggiungimento del valore richiesto le elettrovalvole non vengono più
azionate.
Nel momento in cui l’equilibrio venga alterato, sia con la diminuzione o l’aumento del valore di pressione
impostato, oppure il segnale di riferimento cambi, immediatamente il microprocessore interviene per ricreare la
condizione di equilibrio.
Nel caso di diminuzione del valore del segnale di riferimento verrà aperta l’elettrovalvola di scarico diminuendo
la pressione nella camera di bilanciamento con la conseguente apertura della via di scarico fino al
raggiungimento del nuovo equilibrio.
Nel caso di aumento del valore del segnale di riferimento verrà aperta la valvola di alimentazione per fare in
modo che nella camera di bilanciamento ci sia una pressione maggiore con conseguente apertura dell’ugello di
alimentazione fino al raggiungimento del nuovo equilibrio.
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CARATTERISTICHE
Schema funzionale
+24VDC
0 VDC
0-10 VDC / 4-20 mA
OUTPUT
MICROPROCESS.
E
EXH
IN
P
OUT
CIRCUITO ELETTRONICO
DISPLAY
ELETTROVALVOLA DI SCARICO
ELETTROVALVOLA DI RIEMPIMENTO
CAMERA DI BILANCIAMENTO
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CARATTERISTICHE
Schema LOOP CHIUSO (circuito di comando interno)
Il regolatore proporzionale è definito a LOOP CHIUSO poiché un trasduttore di pressione presente nel circuito
trasmette un segnale analogico continuo al microprocessore il quale compara il valore di riferimento con quello
rilevato e si comporta di conseguenza alimentando opportunamente le elettrovalvole di controllo in PWM
SEGNALE DI RIFERIMENTO
CONNETTORE
MICROPROCESSORE
GESTIONE ELETTROVALVOLE
TRASDUTTORE
GESTIONE PRESSIONE
NELLA CAMERA DI
BILANCIAMENTO
USCITA PRESSIONE
BOCCA DI UTILIZZO
DEL REGOLATORE
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CARATTERISTICHE
Definizioni
Valore percentuale riferito al fondo scala di lavoro che definisce lo
scostamento massimo che ci può essere tra la curva ideale e quella
effettiva.
Esempio:
Se definiamo che il regolatore ha una linearità minore o uguale a ±1% del
fondo scala (FS) e definiamo che il fondo scala è 10 bar, abbiamo che
l’errore massimo sarà pari a ±0,1 bar.
PRESSIONE (bar)
Linearità
0
TENSIONE (V)
Valore percentuale riferito al fondo scala di lavoro che definisce lo
scostamento massimo che si ottiene sulla pressione in uscita a parità di
valore di riferimento. L’errore è causato dagli attriti dei componenti
meccanici che compongono il regolatore.
Esempio:
Se definiamo che il regolatore ha un’isteresi minore o uguale a ±0,5 % del
fondo scala (FS) e definiamo che il fondo scala è 10 bar, abbiamo che
l’errore massimo sarà pari a ±0,05 bar.
PRESSIONE (bar)
Isteresi
0
TENSIONE (V)
Ripetibilità
Ripetitibilità
2,1
Pressione di uscita ( bar
relativi )
Valore percentuale riferito al fondo scala di lavoro che definisce l’errore
massimo rilevato su più letture effettuate in modo consecutivo nelle
medesime condizioni di lavoro (questo errore è solitamente generato
dall’isteresi dei componenti interni).
Esempio:
Se definiamo che il regolatore ha una ripetibilità minore o uguale a ±0,5 %
del fondo scala (FS) e definiamo che il fondo scala è 10 bar, abbiamo che
l’errore massimo sarà pari a ±0,05 bar.
2,05
2
1,95
1,9
0
1
2
3
4
5
Cicli
6
7
8
9
10
Dp
Valore percentuale riferito al fondo scala di lavoro che definisce la
variazione minima del segnale di riferimento alla quale corrisponde una
variazione del valore di pressione a valle.
Esempio:
Se definiamo che il regolatore ha una sensibilità minore o uguale a ±0,5 %
del fondo scala (FS) e definiamo che il fondo scala è 10 bar, abbiamo che
avremo una variazione della pressione a valle per ogni variazione del
segnale di riferimento superiore a 0,05 Volt
PRESSIONE (bar)
Sensibilità
DV
0
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TENSIONE (V)
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CARATTERISTICHE
Funzionali
Fluido
Pressione min. ingresso
Pressione max ingresso
Temperatura ambiente
Pressione di uscita
Portata nominale da 1 a 2 (6 bar p 1 bar)
Portata in scarico
(a 6 bar con sovrappressione di 1 bar)
Consumo d’aria
Connessione di alimentazione
Connessione di utilizzo
Connessione di scarico
Coppia massima serraggio raccordi
Peso
Posizione di montaggio
Tensione di alimentazione
Consumo di corrente
Tensione
Segnale di riferimento
Corrente
Tensione
Impedenza di ingresso
Corrente
Segnale di uscita
Tensione
analogico
Corrente
Segnale di uscita digitale
Linearità
Isteresi
Ripetibilità
Sensibilità
Visualizzatore pressione
Precisione
in uscita
Risoluz. minima
Collegamento elettrico
Grado di protezione
Aria filtrata 20  e deumifdificata
P. OUT + (1 bar / 0,1 Mpa / 14,5 psi)
10 bar / 1 Mpa / 145 psi
-5°  +50°C / 23° 122°F
0,29 bar / 0,020,9 Mpa / 3130 psi
1.100 Nl/min.
1.300 Nl/min.
< 1 Nl/min.
G 1/4"
G 1/4"
G 1/8"
15 Nm
360 g.
Indifferente
24 VDC ±10%
< 0,12 A
0-10 VDC
4-20 mA
10 k
250 
0-10 VDC
4-20 mA
Uscita PNP (max 10 mA)
±1%
±1%
±1%
±1%
±3%
0,1 bar / 0,01 Mpa / 1 psi
Connettore 8 poli DIN 45326
IP 65
Costruttive
Corpo
Otturatori
Membrana
Guarnizioni di tenuta
Coperchio parte elettrica
Molle
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Alluminio anodizzato
Ottone con NBR vulcanizzato
Gomma telata
NBR
Tecnopolimero
AISI 302
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CARATTERISTICHE
26
M4x8 (4 Bohrung)
G 1/4"
45
G 1/4"
G 1/8"
12
13.5
20
28.5
96
109
Dimensioni di ingombro
45
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CARATTERISTICHE
Possibilità di fissaggio
80
70
21.5
38
119
Oltre che alla possibilità di fissaggio diretto a parete mediante i fori da M4 presenti sul corpo, esiste la possibilità
di utilizzare la squadretta di fissaggio codice 170M5 come si vede dalle figure sotto riportate.
16
Ø4.5
26
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CARATTERISTICHE
Installazione / Funzionamento
COLLEGAMENTO PNEUMATICO
Il collegamento pneumatico avviene mediante i fori filettati da G 1/4” presenti sul corpo.
Prima di effettuare i collegamenti si raccomanda di eliminare le eventuali impurità presenti nei tubi
di collegamento per evitare che trucioli o polvere finiscano all’interno dell’unità. Si raccomanda
inoltre di alimentare il circuito con una pressione non superiore ai 10 bar e verificare che l’aria
compressa sia essiccata (l’eccessiva presenza di condensa potrebbe causare malfunzionamenti
dell’apparecchio) e filtrata a 20 micron.
La pressione di alimentazione del regolatore deve essere sempre superiore alla pressione di
uscita.
Applicando un silenziatore sulla via di scarico è possibile che il tempo di risposta dell’unità possa
cambiare; periodicamente controllare l’eventuale intasamento del silenziatore ed eventualmente
sostituirlo.
COLLEGAMENTO ELETTRICO
Il collegamento elettrico avviene mediante un connettore circolare 8 poli DIN 45326 femmina (DA
ORDINARE SEPARATAMENTE).
Effettuare i collegamenti elettrici secondo lo schema riportato nella figura in basso
(COLLEGAMENTI SBAGLIATI POSSONO DANNEGGIARE IL REGOLATORE)
NOTE SUL FUNZIONAMENTO
Se l’alimentazione elettrica viene interrotta, la pressione in uscita viene mantenuta sul valore
impostato. Non è comunque garantito il mantenimento del valore esatto visto la mancanza del
segnale di riferimento.
Per scaricare il circuito a valle, sospendere l’alimentazione elettrica solo dopo aver scaricato l’aria
presente nel circuito di alimentazione.
Se l’alimentazione pneumatica viene sospesa e l’alimentazione elettrica viene mantenuta è
possibile che si senta un ronzio dovuto alle elettrovalvole.
Nella versione con display è possibile attivare un parametro operativo che consente di mandare il
regolatore in protezione ogni qual volta che la pressione richiesta non venga raggiunta entro 5
secondi dal momento in cui viene inviato il segnale di riferimento. In questo caso il sistema
interverrà interrompendo l’alimentazione alle elettrovalvole. Ogni 20 secondi l’unità avvierà la
procedura di ripristino fino al reintegro delle condizioni standard operative.
VISTA DALL’ALTO
DEL CONNETTORE DEL
REGOLATORE
2
5
4
8
3
7
1
6
PIN CONNETTORE:
1= GND
2= ALIMENTAZIONE (+24 VDC)
(NOTA 1)
3= SEGNALE DI COMANDO (0-10 V / 4-20 mA)
4= USCITA +10 VDC
5= GND
(NOTA 2)
6= USCITA ANALOGICA (0-10 V / 4-20 mA) / DIGITALE / TX Rs232
(NOTA 3)
7= RX Rs232
8= GND (PER Rs232)
NOTA 1 :
DEFINITO IN FASE DI ORDINE
NOTA 2 :
SE PRESENTE LA RELATIVA SCHEDA (LA
PRESENZA DI UNA SCHEDA ESCLUDE
L’ALTRA)
NOTA 3 :
SE PRESENTE LA SCHEDA RS232
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CARATTERISTICHE
Menù di configurazione display
Ordinando la versione con display, oltre ad avere la possibilità di visualizzare il valore di pressione rilevato dal
trasduttore nel circuito, si può accedere al menù di configurazione che permette di variare i parametri operativi
del regolatore.
Di seguito vengono illustrati tutti i parametri ai quali è possibile accedere e le relative impostazioni.
Durante il funzionamento del regolatore, premendo il tasto di sinistra viene visualizzato il valore di riferimento
(valore in pressione)
Come entrare ed uscire dal menù di configurazione
Per entrare
Per entrare nella modalità “SET-UP” occorre tenere premuti entrambi i tasti all'atto dell'accensione del
regolatore. Una volta entrati nel menù troveremo i parametri da configurare che saranno indicati da una lettera
sulla prima cifra a sinistra del display, e da un numero sulla destra (vedi figura in basso).
La lettera di sinistra identifica la variabile mentre il numero sulla destra ne rappresenta il valore di impostazione.
Premendo ogni volta sul tasto sinistro si passa da una variabile all'altra, mentre premendo ogni volta sul tasto
destro è possibile cambiare il valore impostazione della variabile indicata.
Per uscire
Per uscire dalla modalità “SET-UP” occorre premere il pulsante di sinistra e, mantenendolo premuto, premere
successivamente quello di destra. Uscendo dal menù i dati modificati vengono salvati e il display torna a
visualizzare il valore di pressione rilevata nel circuito.
NOTA BENE
I dati salvati rimangono memorizzati in maniera permanente; è possibile cambiarli solo ripetendo la
procedura appena descritta, oppure attraverso la porta di comunicazione seriale RS-232 (se l'unità
prevede questa opzione).
PULSANTI
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CARATTERISTICHE
Parametri operativi
PARAMETRO B (SOGLIA DI PRESSIONE)
Definisce il valore minimo di pressione per il quale il regolatore interviene sulla regolazione
PARAMETRO
B
VALORE
1
2
3
4
5
6
7
8
9
±0,039 bar
±0,078 bar
±0,117 bar
±0,156 bar
±0,195 bar
±0,234 bar
±0,273 bar
±0,312 bar
±0,351 bar
SIGNIFICATO
±0,566 psi
±1,131 psi
±1,697 psi
±2,262 psi
±2,828 psi
±3,393 psi
±3,959 psi
±4,524 psi
±5,090 psi
±0,0039 MPa
±0,0078 MPa
±0,0117 MPa
±0,0156 MPa
±0,0195 MPa
±0,0234 MPa
±0,0273 MPa
±0,0312 MPa
±0,0351 MPa
PARAMETRO C (UNITA’ DI MISURA)
Definisce l’unità di misura che verrà utilizzata per la visualizzazione della pressione sul display
PARAMETRO
C
VALORE
0
1
2
SIGNIFICATO
bar
PSI
MPa
POSIZIONE DECIMALE
00.0
000
0.00
PARAMETRO D (PRESSIONE MINIMA)
Definisce il valore minimo di pressione corrispondente al valore 0 V, nel caso di segnale in tensione, o 4 mA, nel
caso di segnale in corrente, del segnale di riferimento.
PARAMETRO
D
VALORE
0
1
2
3
4
5
6
7
8
SIGNIFICATO
0 bar
1 bar
2 bar
3 bar
4 bar
5 bar
6 bar
7 bar
8 bar
PARAMETRO E (PRESSIONE MASSIMA)
Definisce il valore massimo di pressione corrispondente al valore 10 V, nel caso di segnale in tensione, o 20 mA,
nel caso di segnale in corrente, del segnale di riferimento.
PARAMETRO
E
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VALORE
1
2
3
4
5
6
7
8
9
SIGNIFICATO
1 bar
2 bar
3 bar
4 bar
5 bar
6 bar
7 bar
8 bar
9 bar
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CARATTERISTICHE
Parametri operativi (segue)
PARAMETRO F (SORGENTE DI RIFERIMENTO)
Definisce la provenienza del valore di riferimento utilizzato dal regolatore per impostare la pressione
PARAMETRO
F
VALORE
0
1
2
SIGNIFICATO
Il riferimento proviene dall'ingresso analogico
Il riferimento proviene dall'ingresso RS232
Il riferimento è impostato attraverso i tasti
vedi: IMPOSTAZIONE PRESSIONE DA DISPLAY
Impostare la sorgente di riferimento mediante i pulsanti del display
Se si sceglie come sorgente di riferimento l’impostazione attraverso i tasti del display, è necessario fornire solo
la tensione di alimentazione (+24VDC).
In modalità di funzionamento normale premere simultaneamente i due pulsanti del display. La prima cifra sulla
sinistra inizierà a lampeggiare (per un tempo max di 6 secondi).
Con il tasto destro impostare il valore della prima cifra. Premere il tasto sinistro per modificare il valore
successivo (valore centrale). Ripetere l’operazione anche per la terza cifra di destra.
Una volta impostato il valore di riferimento attendere 6 secondi e il regolatore uscirà automaticamente dalla
modalità di impostazione.
Se viene erroneamente impostato un valore fuori scala, il display mostra un messaggio di errore (E0.3) per
alcuni secondi e successivamente ripristina il valore precedente.
Se il valore impostato è esatto, il regolatore porterà la pressione al valore impostato.
Nota: Il valore di riferimento viene mantenuto anche in caso di spegnimento del regolatore.
PARAMETRO H (DISPOSITIVO DI PROTEZIONE)
E’ una funzionalità inclusa nel software che prevede di disattivare l’eccitazione dell’elettrovalvola di carico
qual’ora, dopo un certo tempo prestabilito, non viene raggiunta a valle la pressione prestabilita (come ad
esempio nel caso in cui venga a mancare la pressione in ingresso ma ci sia comunque presente l’alimentazione
elettrica).
PARAMETRO
H
VALORE
SIGNIFICATO
0
Protezione disattivata
1
Protezione attivata
CODICI DI ERRORE
Nel caso in cui vengano impostati dei parametri non corretti, il regolatore mostra sul display un codice di errore il
cui significato viene descritto di seguito.
E0.3 : Valore fuori scala (questo errore compare se durante l’impostazione del riferimento da display si immette
un valore superiore o inferiore al campo di lavoro impostato).
E0.4 : Campo di lavoro in conflitto con il valore di riferimento (questo errore compare qualora, una volta
impostato da display un valore di riferimento, si entra nel menù di configurazione e si imposta un campo di
lavoro nel quale tale valore non rientra).
E0.5 : Pressione massima e pressione minima in conflitto (questo errore compare nel menù di configurazione
quando, durante l’impostazione del campo di lavoro, il valore del parametro D è maggiore o uguale al
valore del parametro E.
NOTA
Le variabili evidenziate in grigio rappresentano le impostazioni di fabbrica di default.
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CODICI DI ORDINAZIONE
Struttura Codice
Codice di ordinazione regolatore
171E2B. _ . _ . ___
GAMMA PRESSIONI :
0005 = Gamma 0,2 - 5 bar
0009 = Gamma 0,2 - 9 bar
VARIANTI :
A = Versione base
B = Vers. base + Display
C = Vers. base + OUT 0-10V (Tensione)
D = Vers. base + Display + OUT 0-10V (Tensione)
E = Vers. base + OUT 4-20mA (Corrente)
F = Vers. base + Display + OUT 4-20mA (Corrente)
H = Vers. base + Display + OUT Digitale
L = Vers. base + Scheda RS232
M = Vers. base + Display + Scheda Rs232
GESTIONE :
C = Segnale in corrente (4-20 mA)
T = Segnale in tensione (0-10 V)
Codice di ordinazione connettori elettrici
5300.F08. _ . _
VARIANTI :
00
= Solo connettore
03
= Connettore + cavo 3 metri
05
= Connettore + cavo 5 metri
VERSIONE :
00 = Diritto
90 = Uscita 90°
Codice di ordinazione squadretta di fissaggio
170M5
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