Модуль аналоговых входов WB-MAI11

From Wiren Board
This is the approved revision of this page, as well as being the most recent.
Jump to navigation Jump to search

Купить в интернет-магазине

WB-MAI11, вид сбоку

Назначение

Модуль ввода аналоговый WB-MAI11 предназначен для:

  • измерения напряжения;
  • измерения тока;
  • измерения сопротивления по двухпроводной и трехпроводной схемам;
  • измерения температуры с помощью термопар или термометров сопротивления;
  • измерения сигнала с ратиометрических датчиков или переменных резисторов;
  • подключения сигналов типа «сухой контакт» и «открытый коллектор».

Режим входа выбирается при конфигурировании прибора. Подключение дополнительных внешних нагрузочных/подтягивающих резисторов не требуется. Прибор позволяет подключить одновременно до 22 различных датчиков.

Управление модулем производится с контроллера или ПК по шине RS-485 командами по протоколу Modbus.

Технические характеристики

Таблица 1. Технические характеристики
Параметр Значение
Питание
Напряжение питания 9 – 28 В
Потребляемая мощность 0.2 Вт
Каналы измерения
Число каналов 11 дифференциальных либо 22 однополярных
Измерение напряжения −2 – 2 В в дифференциальном режиме

0 – 2 В в однополярном режиме

Измерение тока 0 – 20 мА
Измерение сопротивления 0 – 5000 Ом
Типы поддерживаемых термопар K
Типы поддерживаемых термометров сопротивления Pt50, Pt100, Pt500, Pt1000, 50П, 100П, 500П, 1000П, 50М, 100М, 500М, 1000М, Ni100, Ni500, NI1000
Погрешность при измерении напряжения ±0.2 %
Погрешность при измерении тока ±0.2 %
Базовая погрешность при измерении сопротивления ±0.05 %
Клеммники и сечение проводов
Рекомендуемое сечение провода с НШВИ 0.35 – 1 мм2 — одинарные, 0.35 – 0.5 мм2 – сдвоенные провода
Длина стандартной втулки НШВИ 8 мм
Момент затяжки винтов 0.2 Н∙м
Управление
Интерфейс управления RS-485
Изоляция интерфейса Гальванически развязанный от измерительных цепей
Протокол обмена данными Modbus RTU, адрес задается программно, заводские настройки указаны на наклейке
Параметры интерфейса RS-485 Задаются программно, по умолчанию:

скорость — 9600 бит/с; данные — 8 бит; бит чётности — нет (N); стоп-биты — 2

Готовность к работе после подачи питания ~1 c
Условия эксплуатации
Температура воздуха От −40 до +80 °С
Относительная влажность До 98 %, без конденсации влаги
Габариты
Ширина, DIN-юнитов 6
Габаритные размеры (Д x Ш х В) 106 x 90 x 58 мм
Масса (с коробкой) 190 г

Общий принцип работы

WB-MAI11 имеет 11 универсальных входов. Каждый вход по очереди подключается к АЦП для измерения входных сигналов.

Разрядность АЦП составляет 16 бит. Каждый канал оборудован ФНЧ первого порядка для защиты от ВЧ помех. Для повышения точности при измерении медленно меняющихся сигналов поддерживается оверсемплинг (до 50) и дополнительный цифровой ФНЧ первого порядка. Они настраиваются через регистры Modbus или через веб-интерфейс контроллера Wiren Board.

АЦП измеряет в дифференциальном режиме (например, для термопар, термометров сопротивления по трёхпроводной схеме) или в однополярном режиме (например, для сигналов 4-20 мА или 0-1 В).

Сигналы тока (4-20 мА) измеряются с помощью встроенных в прибор шунтирующих резисторов в 100 Ом. Для измерения термометров сопротивления по двух- и трёхпроводной схеме используются встроенные прецизионные источники тока 250 мкА.

На каждый из 11 клеммных блоков выведены выход 5В и сигнальная земля. Для всех каналов они объединены внутри устройства.

Выход 5В используется для питания внешних датчиков (например, датчиков тока на эффекте Холла) и для подключения ратиометрических датчиков (например, положения заслонки).

ВНИМАНИЕ: измерительные входы P и N выдерживают напряжение не более 5 В и не защищены от перенапряжения и переполюсовки.

Интерфейс RS-485 и вход питания гальванически изолирован от измерительных каналов. Каналы не изолированы друг от друга.

Для корректного детектирования отсутствия термопары К-типа, входные фильтрующие конденсаторы разряжаются кратковременными (несколько мкс) импульсами с помощью встроенных резисторов 100 Ом. Стоит иметь это в виду, если вместо термопары будет подключаться другой источник ЭДС. Разрядка конденсаторов производится только в режиме «Стандартные датчики» при выборе одной из поддерживаемых термопар. В базовых режимах разрядка не выполняется.

При использовании двухпроводной схемы измерения сопротивления, сопротивление проводов, соединений, контактов, клемм включается в результат измерения. Если это возможно, то для термисторов с низким сопротивлением рекомендуем использовать более точную трёхпроводную схему.

При использовании трехпроводной схемы измерения сопротивления, сопротивление проводов практически не влияет на результат измерения при условии, что все провода до датчика одинаковые. Абсолютное влияние сопротивления проводов на конечный результат составляет 0.003Rw в отличие от 2Rw (Rw — сопротивление одного провода до датчика) в двухпроводной схеме. Сопротивления проводов, подключенных к INxP и INxN должны быть максимально близкими друг к другу. Разница сопротивлений проводов суммируется с измеряемым сопротивлением, т. е. абсолютное влияние разницы сопротивлений на конечный результат составляет |Rw1-Rw2|.

При измерении сопротивления через измерение тока WB-MAI11 может измерять сопротивления в широком диапазоне: от 150 Ом до 1 МОм, поэтому в этом режиме можно подключать NTC-термисторы. Следует учитывать, что чем меньше сопротивление NTC, тем больше ток в цепи и самонагрев NTC. Поэтому устройство искусственно снижает частоту опроса входа в зависимости от текущего сопротивления NTC для уменьшения самонагрева. Возможно подключение двух NTC к одному входу, но в этом случае скорость опроса снижается, т. к. во время опроса одного, ток идет через оба NTC, что влечет увеличение времени простоя для компенсации самонагрева. Для повышения точности измерения высоких сопротивлений не рекомендуется увеличивать установленный по умолчанию data rate — 20 SPS.

Монтаж

Монтаж устройства в шкаф

WB-MAI11 монтируется на стандартную DIN-рейку шириной 35 мм и занимает ширину 6 DIN-модулей.

Клеммный блок «V+ GND A B» с шагом 3.5 мм служит для подключения питания и управления по шине RS-485. Для стабильной связи с устройством важно правильно организовать подключение к шине RS-485, читайте об этом в статье RS-485:Физическое подключение.


Как обжимать наконечники НШВИ

Рекомендуем для монтажа использовать гибкие многожильные провода с обжатием концов втулочными наконечниками (НШВИ — наконечник штыревой втулочный изолированный).

При снятии изоляции провод должен зачищаться ровно по длине гильзы (можно зачистить больше, а потом откусить выступающий излишек). Для обжима (опрессовывания) используйте пресс-клещи (кримпер, «обжимка»). При монтаже обжатый наконечником провод не разрушается винтовым зажимом и надежно фиксируется.

Не прикладывайте чрезмерное усилие при завинчивании клеммы — это приводит к разрушению винтового разъема.

Схемы подключения входов

Возможные комбинации датчиков для одного входа

К одному входу возможно подключение двух датчиков со следующими ограничениями:

  • Если канал INxP выключен, канал INxN также должен быть выключен
  • Если канал INxP имеет дифференциальный тип, настройки для канала INxN игнорируются
  • Канал INxN не может иметь дифференциальный тип
  • Если канал INxP настроен на режим измерения тока, то и канал INxN также должен быть настроен на измерение тока либо отключен
  • Если канал INxP настроен на режим измерения сопротивления или напряжения, канал INxN также должен быть настроен на измерение сопротивления или напряжения
  • Если канал INxP настроен на режим измерения сопротивления через измерение тока, то и канал INxN также должен на этот режим или отключен

Настройки канала INxP имеют приоритет над настройками канала INxN. Если вышеперечисленные условия не выполняются, настройки канала INxN игнорируются и канал отключается. В таблице 2 приведены возможные комбинации датчиков для одного входа.

Таблица 2. Возможные комбинации датчиков для одного входа
Схема подключения канала INxP Возможная схема подключения канала INxN
Схема 1 Схема 2 Схема 3 Схема 4 Схема 5 Схема 6 Схема 7 Схема 8
Схема 1

Измерение напряжения в дифференциальном режиме

Схема 2

Измерение напряжения

V V V
Схема 3

Измерение тока

V
Схема 4

Подключение термопары

Схема 5

Подключение датчиков «сухой контакт» и измерение сопротивления по двухпроводной схеме

V V V
Схема 6

Подключение ратиометрических датчиков

V V V
Схема 7

Измерение сопротивления по трехпроводной схеме

Схема 8

Измерение сопротивления через измерение тока

V

Настройка

Описание режимов работы устройства

Устройство позволяет для каждого входа настроить следующие режимы работы:

  • Измерение напряжения ратиометрического датчика (в однополярном режиме)
  • Измерение напряжения (в дифференциальном или однополярном режиме)
  • Измерение сопротивления (в дифференциальном или однополярном режиме)
  • Измерение тока (только в однополярном режиме)
  • Измерение сопротивления через измерение тока (только в однополярном режиме)

В таблице 3 приведено полное описание всех возможных режимов работы. Данные режимы являются «базовыми», измерение сигналов со стандартных датчиков основано на них.

В регистры «тип датчика» (0xX400, 0xX401) для каждого входа могут быть занесены коды из таблицы 3 либо из таблицы 4. Для измерения нестандартных величин можно выбрать тип входа и диапазон измерения вручную из таблицы 3 .

Таблица 3. Описание режимов работы устройства
Тип

измеряемого

сигнала

Режим входа Код

HEX

Код

DEC

Описание Коэффициент

усиления

Диапазон измерения Погрешность Формат

выходных

данных

Ратиометрические датчики.

Результат в процентах от выходного напряжения клеммы 5В.

Однополярный 0x0000 0 Измерение напряжения с ратиометрических датчиков (схема на  рис. 6). 1 0...(+5V) ±0.1 % % · 100
2 0...(+5V / 2)
4 0...(+5V / 4)
Дифференциальный 0x0100 256 Измерение напряжения с ратиометрических датчиков в дифференциальном режиме от −5 до 5 В (схема на  рис. 1). 1 ± (+5V) ±0.1 %
2 ± (+5V / 2)
4 ± (+5V / 4)
Измерение

напряжения

Однополярный 0x0001 1 Измерение напряжения в однополярном режиме от 0 до 2 В (схема на  рис. 2) 1 0...2048 мВ ±(0.2 % + 100 мкВ) мкВ
2 0...1024 мВ
4 0...512 мВ
Дифференциальный 0x0101 257 Измерение напряжения в дифференциальном режиме от −2 до 2 В (схема на  рис. 1)

Измерение напряжения с термопары (схема на  рис. 4)

1 ± 2048 мВ ±(0.2 % + 30 мкВ)
2 ± 1024 мВ
4 ± 512 мВ
8 ± 256 мВ
16 ± 128 мВ
32 ± 64 мВ
64 ± 32 мВ
128 ± 16 мВ
Измерение

сопротивления

Однополярный 0x0002 2 Измерение сопротивления по двухпроводной схеме (схема на  рис. 5.1)

Подключение датчиков типа «сухой контакт» (схема на  рис. 5.2)

1 0...5000 Ом (±0.05 % + 0.2 Ом) Ом · 100
2 0...2550 Ом
4 0...1275 Ом
1 0...5100 Ом
2 0...2550 Ом
4 0...1275 Ом
Дифференциальный

(трехпроводная схема)

0x0102 258 Измерение сопротивления по трехпроводной схеме (схема на  рис. 7) 1 0...5000 Ом ±(0.05 % + 0.10 Ом)
2 0...2550 Ом
4 0...1275 Ом
Измерение

тока

Однополярный 0x0003 3 Измерение тока от 0 до 20 мА (схема на  рис. 3) 1 0...20.48 мА ±(0.2 % + 1мкА) нА
2 0...10.24 мА
4 0...5.12 мА
Измерение сопротивления

через измерение тока в цепи

Однополярный 0x0004 4 Измерение сопротивления NTC-термистора (схема на  рис. 8)

Ток в цепи идет только в момент опроса текущего входа, во время опроса остальных входов

ток не идет, в отличие от режиме «измерение тока», где ток идет всегда.

1 200 Ом .. 250 кОм ±3 % в конце диапазона

±1,5% в середине диапазона

±0.5% в начале диапазона

Ом
2 500 Ом .. 500 кОм
4 1200 Ом .. 1 МОм

Типы поддерживаемых стандартных датчиков

Поддерживаемые типы стандартных датчиков приведены в таблице 4. При использовании стандартных датчиков значения регистров 0xX40 А и 0xX40 В (коэффициент усиления) игнорируется. Стандартные датчики имеют код 0x1XXX.

Таблица 4. Типы стандартных датчиков
Код датчика

HEX

Код датчика

DEC

Описание Коэффициент

усиления

Формат

сырых данных

Формат

пересчитанных данных

Погрешность
Термоэлектрические преобразователи

Режим работы — измерение напряжения с термопары (схема на  рис. 4)

0x1000 4096 ТХА (K) 32 мкВ °C · 10 ±(0.8 °С + 0.2% · Δt)
Примечание: Δt - разница между измеряемой термопарой температурой и температурой WB-MAI, если термопара подключена напрямую к входу WB-MAI11 без удлинения проводов.
Термометры сопротивления по двухпроводной схеме

Режим работы — измерение сопротивления по двухпроводной схеме (схема на  рис. 5.1)

0x1100 4352 Pt 50 (α = 0,00385 °C -1) 4 Ом · 100 °C · 10 ±1.5 °С
0x1101 4353 Pt 100 (α = 0,00385 °C -1) 4 ±0.8 °С
0x1102 4354 Pt 500 (α = 0,00385 °C -1) 2 ±0.2 °С
0x1103 4355 Pt 1000 (α = 0,00385 °C -1) 1 ±0.15 °С
0x1110 4368 50П (α = 0,00391 °C -1) 4 ±1.5 °С
0x1111 4369 100П (α = 0,00391 °C -1) 4 ±0.8 °С
0x1112 4370 500П (α = 0,00391 °C -1) 2 ±0.2 °С
0x1113 4371 1000П (α = 0,00391 °C -1) 1 ±0.15 °С
0x1120 4384 50М (α = 0,00428 °C -1) 4 ±1.4 °С
0x1121 4385 100М (α = 0,00428 °C -1) 4 ±0.7 °С
0x1122 4386 500М (α = 0,00428 °C -1) 4 ±0.2 °С
0x1123 4387 1000М (α = 0,00428 °C -1) 2 ±0.14 °С
0x1130 4400 Ni 100 (α = 0,00617 °C -1) 4 ±0.5 °С
0x1131 4401 Ni 500 (α = 0,00617 °C -1) 2 ±0.13 °С
0x1132 4402 Ni 1000 (α = 0,00617 °C -1) 1 ±0.1 °С
Примечание: без учёта сопротивления проводов и контактов
Термометры сопротивления по трехпроводной схеме

Режим работы – измерение сопротивления по трехпроводной схеме (схема на  рис. 7)

0x1200 4608 Pt 50 (α = 0,00385 °C -1) 4 Ом · 100 °C · 10 ±(0.6 + Rw · 0.02 Ом-1 )°С
0x1201 4609 Pt 100 (α = 0,00385 °C -1) 4 ±(0.33 + Rw · 0.01 Ом-1 )°С
0x1202 4610 Pt 500 (α = 0,00385 °C -1) 2 ±(0.14 + Rw · 0.002 Ом-1 )°С
0x1203 4611 Pt 1000 (α = 0,00385 °C -1) 1 ±(0.13 + Rw · 0.001 Ом-1 )°С
0x1210 4624 50П (α = 0,00391 °C -1) 4 ±(0.6 + Rw · 0.02 Ом-1 )°С
0x1211 4625 100П (α = 0,00391 °C -1) 4 ±(0.33 + Rw · 0.01 Ом-1 )°С
0x1212 4626 500П (α = 0,00391 °C -1) 2 ±(0.14 + Rw · 0.002 Ом-1 )°С
0x1213 4627 1000П (α = 0,00391 °C -1) 1 ±(0.13 + Rw · 0.001 Ом-1 )°С
0x1220 4640 50М (α = 0,00428 °C -1) 4 ±(0.6 + Rw · 0.02 Ом-1 )°С
0x1221 4641 100М (α = 0,00428 °C -1) 4 ±(0.31 + Rw · 0.01 Ом-1 )°С
0x1222 4642 500М (α = 0,00428 °C -1) 4 ±(0.13 + Rw · 0.002 Ом-1 )°С
0x1223 4643 1000М (α = 0,00428 °C -1) 2 ±(0.12 + Rw · 0.001 Ом-1 )°С
0x1230 4656 Ni 100 (α = 0,00617 °C -1) 4 ±(0.23 + Rw · 0.006 Ом-1 )°С
0x1231 4657 Ni 500 (α = 0,00617 °C -1) 2 ±(0.09 + Rw · 0.0013 Ом-1 )°С
0x1232 4658 Ni 1000 (α = 0,00617 °C -1) 1 ±(0.08 + Rw · 0.0006 Ом-1 )°С
Примечание: Rw - сопротивление каждого провода. Должны использоваться одинаковые провода одинаковой длины для подключения к клеммам P и N.
Датчики с токовым выходом

Режим работы — измерение тока от 0 до 20 мА (схема на  рис. 3)

0x1300 4864 от 0 до 5 мА 4 нА 0 мА = нижняя граница (регистры 0xX408 / 0xX409)

5 мА = верхняя граница (регистры 0xX40A / 0xX40B)

±0.25 %
0x1301 4865 от 0 до 20 мА 1 нА 0 мА = нижняя граница (регистры 0xX408 / 0xX409)

20 мА = верхняя граница (регистры 0xX40A / 0xX40B)

±0.25 %
0x1302 4866 от 4 до 20 мА 1 нА 4 мА = нижняя граница (регистры 0xX408 / 0xX409)

20 мА = верхняя граница (регистры 0xX40A / 0xX40B)

±0.25 %
Датчики с выходом «напряжение» в однополярном режиме

Режим работы — измерение напряжения в однополярном режиме от 0 до 2 В (схема на  рис. 2)

0x1400 5120 от 0 до 1 В 2 мкВ 0 В = нижняя граница(регистры 0xX408 / 0xX409)

1 В = верхняя граница (регистры 0xX40A / 0xX40B)

±0.2 %
Примечание: входы WB-MAI в этом режиме имеют низкий импеданс (50мкА подтяжку к верху), чтобы обнаруживать входы, к которым ничего не подключено. Обратитесь к производителю для отключения.
Датчики с выходом «напряжение» в дифференциальном режиме

Режим работы — измерение напряжения в дифференциальном режиме от −2 до 2 В (схема на  рис. 1)

0x1500 5376 от -50 до 50 мВ 32 мкВ -50 мВ = нижняя граница(регистры 0xX408 / 0xX409)

50 мВ = верхняя граница (регистры 0xX40A / 0xX40B)

±0.2 %
Датчики контактные (сухие)

Режим работы — измерение сопротивления по двухпроводной схеме (схема на  рис. 5.3)

0x1600 5632 Сухой контакт 1 Ом · 100 0 — датчик разомкнут или отсутствует

1 — датчик замкнут

NTC термисторы

Режим работы — измерение сопротивления через измерение тока (схема на  рис. 8)

0x1700 5888 NTC 10k (B = 3988 K) 1 - 4 (авто) Ом °C · 10 Ниже -40 °С: ±1 °С

От -40 до -20 °С: ±0.5 °С

Выше -20 °С: ±0.25 °С

Примеры конфигурации устройства

В таблице 5 приведено несколько примеров конфигурации устройства. Адреса регистров приведены для канала № 1. Для использования других каналов адреса следует пересчитать в соответствии с таблицей 6.

В таблице заполнены только те ячейки, которые влияют на конфигурацию входа для измерения сигналов с указанных датчиков. В остальные регистры конфигурации следует записать «0».

Таблица 5. Примеры конфигурации устройства
Адрес регистра Примеры конфигураций для некоторых датчиков
Измерение температуры

термопарой K-типа

(подключена к входу IN1).

Схема на  рис. 4

Измерение температуры

термометров сопротивления Pt1000

по трехпроводной схеме

(подключен к входу IN1).

Схема на  рис. 7

Измерение сигнала с

датчика с токовым выходом 4–20 мА

(подключен к входу IN1P).

Схема на  рис. 3

Измерение температуры

NTC-термистором

10 кОм, B = 3988 K.

Схема на  рис. 8

Регистры конфигурации
0x1400 0x1000 0x1203 0x1302 0x1700
0x1401
0x1402 20 20 20 20
0x1403
0x1404 0 0 0 0
0x1405
0x1406 100
0x1407
0x1408 800
0x1409
0x140A
0x140B
Регистры измеренных значений
0x1500 Напряжение на термопаре, мкВ Сопротивление датчика, Ом · 100 Ток, нА Сопротивление датчика, Ом
0x1502
0x1504 Температура спая, °C · 10 Температура датчика, °C · 10 100 - при токе 4 мА; 800 - при токе 20 мА

если значение не в диапазоне [100..800], датчик неисправен или отсутствует

Температура датчкика, °C · 10
0x1505
0x1506
0x1507

Представление в веб-интерфейсе контроллера WB

Представление MAI11 в веб-интерфейсе

Настройка модуля через веб-интерфейс

Выполните начальное конфигурирование через web-интерфейс:

  • настройте порт,
  • добавьте устройство,
  • выберите шаблон WB-MAI11,
  • и укажите modbus-адрес.

После этого вы сможете настроить каналы устройства.

Описание параметров

В зависимости от выбранного вида входного сигнала будут доступны параметры:

  • Data rate — частота аппаратного измерения, то есть количество измерений в секунду (SPS). Чем меньше значение, тем выше точность измерения. По умолчанию: 20.
  • Number of measurements — количество измерений подряд. Чем больше число, тем медленнее, но точнее измерения. По умолчанию: 0, но оно приравнивается к 1 — одно измерение.
  • Lowpass filter time, ms — фильтр нижних частот, характерное время. Можно использовать для снижения влияния шума в сигнале с датчиков на инерционных системах. По умолчанию: 0 — отключен. Максимально возможное значение — 65 000 мс.
  • Minimum value и Maximum value — значения используются для пересчета показаний стандартных сигналов с датчиков в физическую величину. Параметры доступны для стандартных сигналов. Подробнее о пересчете значений в физическую величину.
  • Gain — коэффициент усиления. Чем больше значение, тем меньший по амплитуде сигнал можно измерить. Увеличение коэффициента сокращает диапазон измеряемых значений. Если диапазон сигнала неизвестен — оставьте значение Auto, коэффициент усиления будет подобран автоматически.

Выбор типа датчика или измерения

По умолчанию в MAI11 все каналы отключены и перед работой нужно выбрать для каждого канала вид измеряемого сигнала. Для удобства настройки мы добавили возможность указать тип подключенного датчика или его выходного сигнала. При указании типа подключенного датчика измеренные значения будут автоматически пересчитаны в физическую величину, а при выборе датчика с типовым сигналом (4–20 мА, 0-1 В и т.п.) вы сможете указать параметры пересчета в настройках канала.

  1. Перейдите SettingsConfigsSerial Device Driver Configuration.
  2. Выберите serial-порт, к которому подключено устройство и найдите его в списке устройств.
  3. В разделе Channels выберите нужный вход (Input X) и укажите тип подключенного датчика. Если датчика нет в списке и у него нетиповой сигнал, то выберите одно из пользовательских измерений.

Например, подключим терморезистор Pt100 по трехпроводной схеме к каналу 1.

  1. Подключите датчик к клеммам P и N по схеме на рисунке 7.
  2. Выберите канал, к которому подключен терморезистор, например, Input 1.
  3. В поле Input 1 выберите тип датчика — 3-wire RTD Pt 100 (α = 0.00385 °C⁻¹).
  4. Сохраните настройки.

Еще один пример — пользовательское измерение напряжения на клемме P канала 1.

  1. Подключите датчик с выходом напряжения в диапазоне от 0 до 2 В к клемме P по схеме на рисунке 2.
  2. Выберите канал, к которому подключен датчик, например, Input 1.
  3. В поле Input 1 выберите тип датчика — IN_P: single-ended voltage measurement from 0 to 2 V.
  4. При выборе этого вида измерения внизу появится дополнительное поле IN_N, в нашем примере установите значение в disabled. Подробнее о назначении поля IN_N, читайте в разделе Подключение двух датчиков к одному каналу.
  5. Сохраните настройки.

Подключение двух датчиков к одному каналу

В зависимости от схемы подключения датчика вы можете подключить до двух датчиков на один канал. В списке видов измеряемых сигналов такие позиции начинаются с IN_P — здесь указывается датчик, подключенный к клемме P выбранного канала.

После выбора значения в поле Input X ниже появится новое поле IN_N, в котором вы можете указать тип датчика, подключенного к клемме N или отключить опрос этой клеммы, установив disabled.

Если доступно подключение двух датчиков к одному каналу, веб-интерфейс автоматически подберет возможные комбинации после выбора первого датчика (IN_P). Также возможные комбинации можно посмотреть в таблице 2.

Для примера рассмотрим настройку четвертого канала MAI11, к которому подключены два датчика:

  1. Клемма P — датчик «Сухой контакт».
  2. Клемма N — датчик с резистивным выходом.

Схему подключения можно посмотреть на рисунке 5.3.

Настроим получение значений с датчиков в веб-интерфейсе:

  1. В настройках устройства выберите четвертый канал — Input 4.
  2. В поле Input 4 укажите IN_P: dry contact sensor.
  3. В появившемся внизу поле IN_N выберите two-wire resistance measurement.
  4. После выбора значений сохраните настройки, для этого нажмите на кнопку Save в левом верхнем углу.

В веб-интерфейсе, на вкладке Devices вы сможете посмотреть полученные с датчиков значения, они будут начинаться с имени канала IN 4 и клемм P и N.

Пересчет измеренных значений в физическую величину

Для удобства пользователя программное обеспечение MAI11 может пересчитывать измеряемые значения в физическую величину.

При явном указании типа подключенного датчика (терморезистор, термопара и т.п.) измеряемое значение будет пересчитано автоматически. А при выборе одного из типовых сигналов — параметры пересчета нужно указать в настройках канала, для этого в полях Minimum value и Maximum value указываются значения физической величины, которые соответствуют минимальному и максимальному значениям диапазона.

Например, подключим датчик тока SCT-013-015 с диапазоном 0–30 А и выходным сигналом 0­-1 В:

  1. Подключите датчик к клемме P канала 1 по схеме на рисунке 2.
  2. Выберите канал, к которому подключен датчик тока, например, Input 1.
  3. В поле Input 1 выберите тип выходного сигнала датчика — IN_P: 0-1 V sensor.
  4. Укажите значения физической величины на границах диапазона: Minimum value = 0 и Maximum value = 30. То есть при сигнале 0 В у нас 0 А, а при сигнале 1 В — 30 А. Все промежуточные значения будут рассчитаны пропорционально.
  5. Сохраните настройки.

Так как вы выбрали тип сигнала с приставкой IN_P, то можете опционально подключить и второй датчик к клемме N, для этого укажите его настройки в поле IN_N. В нашем примере мы отключим измерения на клемме N, установив в поле IN_N значение disabled. Подробнее про подключение двух датчиков к одному каналу.

Список поддерживаемых датчиков и пользовательских измерений

Для удобства настройки мы добавили предустановленные параметры для большинства популярных датчиков: терморезисторов, термопар, ратиометрических сенсоров и датчиков с типовым выходом. Если вашего датчика нет в списке или у него нетиповой выход, то вы можете выбрать одно из пользовательских измерений.

Терморезисторы, подключенные по двухпроводной схеме:

  • 2-wire RTD Pt 50 (α = 0.00385 °C⁻¹)
  • 2-wire RTD Pt 100 (α = 0.00385 °C⁻¹)
  • 2-wire RTD Pt 500 (α = 0.00385 °C⁻¹)
  • 2-wire RTD Pt 1000 (α = 0.00385 °C⁻¹)
  • 2-wire RTD 50P (α = 0.00391 °C⁻¹)
  • 2-wire RTD 100P (α = 0.00391 °C⁻¹)
  • 2-wire RTD 500P (α = 0.00391 °C⁻¹)
  • 2-wire RTD 1000P (α = 0.00391 °C⁻¹)
  • 2-wire RTD 50M (α = 0.00428 °C⁻¹)
  • 2-wire RTD 100M (α = 0.00428 °C⁻¹)
  • 2-wire RTD 500M (α = 0.00428 °C⁻¹)
  • 2-wire RTD 1000M (α = 0.00428 °C⁻¹)
  • 2-wire RTD Ni 100 (α = 0.00617 °C⁻¹)
  • 2-wire RTD Ni 500 (α = 0.00617 °C⁻¹)
  • 2-wire RTD Ni 1000 (α = 0.00617 °C⁻¹)

Терморезисторы, подключенные по трехпроводной схеме:

  • 3-wire RTD Pt 50 (α = 0.00385 °C⁻¹)
  • 3-wire RTD Pt 100 (α = 0.00385 °C⁻¹)
  • 3-wire RTD Pt 500 (α = 0.00385 °C⁻¹)
  • 3-wire RTD Pt 1000 (α = 0.00385 °C⁻¹)
  • 3-wire RTD 50P (α = 0.00391 °C⁻¹)
  • 3-wire RTD 100P (α = 0.00391 °C⁻¹)
  • 3-wire RTD 500P (α = 0.00391 °C⁻¹)
  • 3-wire RTD 1000P (α = 0.00391 °C⁻¹)
  • 3-wire RTD 50M (α = 0.00428 °C⁻¹)
  • 3-wire RTD 100M (α = 0.00428 °C⁻¹)
  • 3-wire RTD 500M (α = 0.00428 °C⁻¹)
  • 3-wire RTD 1000M (α = 0.00428 °C⁻¹)
  • 3-wire RTD Ni 100 (α = 0.00617 °C⁻¹)
  • 3-wire RTD Ni 500 (α = 0.00617 °C⁻¹)
  • 3-wire RTD Ni 1000 (α = 0.00617 °C⁻¹)

Датчики с типовыми выходами:

  • 4-20 mA sensor
  • 0-20 mA sensor
  • 0-5 mA sensor
  • 0-1 V sensor
  • -50 to 50 mV sensor

Ратиометрические сенсоры:

  • voltage measurement from ratiometric sensor — сенсоры, у которых на выходе только положительное напряжение
  • differential voltage measurement from ratiometric sensor — сенсоры, у которых на выходе может быть отрицательное и положительное напряжение

Измерение сопротивления по двух- и трехпроводной схемам:

  • two-wire resistance measurement — двухпроводная схема подключения
  • three-wire resistance measurement — трехпроводная схема подключения

Прочие датчики:

  • Thermocouple type K (ТХА) — термопары К-типа
  • dry contact sensor — датчики с выходом «сухой контакт»
  • NTC thermistor 10k (B = 3988 K) — NTC термисторы

Пользовательские измерения:

  • current measurement — измерения тока от 0 до 20 мА
  • single-ended voltage measurement from 0 to 2 V — измерение положительного напряжения от 0 до 2 В
  • voltage measurement in differential mode from -2 to 2 V — измерение напряжения от −2 до 2 В
  • resistance measurement using current measurement — измерение сопротивления через измерение тока

Работа по Modbus

Устройства Wirenboard управляются по протоколу Modbus RTU. На физическом уровне подключаются через интерфейс RS-485.

Поддерживаются все основные команды чтения и записи одного или нескольких регистров. Смотрите список доступных команд в описании протокола Modbus.

Настроить параметры модуля можно в веб-интерфейсе контроллера Wiren Board, или через сторонние программы.

Параметры порта по умолчанию

Значение
по умолчанию
Название параметра
в веб-интерфейсе
Параметр
9600 Baud rate Скорость, бит/с
8 Data bits Количество битов данных
None Parity Бит чётности
2 Stop bits Количество стоповых битов

При необходимости их можно изменить, смотрите инструкцию в статье Настройка параметров обмена данными.

Modbus-адрес

Modbus-адрес, установленный на производстве

Каждое устройство на линии имеет уникальный адрес в диапазоне от 1 до 247. Адрес устройства, установленный на заводе, указан на отдельной наклейке со штрихкодом. На заводе устройствам Wirenboard в одной партии присваиваются разные адреса, поэтому в вашем заказе, скорее всего, адреса не будут повторяться.

О том, как узнать, изменить или сбросить Modbus-адрес устройства, читайте в статье Modbus-адрес устройства Wiren Board.

Карта регистров

Все modbus-регистры устройства разделены на три группы:

  • Параметры устройства
  • Настройка измерительных каналов
  • Измеренные значения

Карта регистров приведена в таблице 6. «X» в адресе регистра — номер входа от 1 до 11 (от 0x1 до 0xB).

Таблица 6. Описание управляющих Modbus-регистров.
Адрес HEX Адрес DEC Тип Чтение/запись Значение по умолчанию Формат Назначение
Параметры устройства
0x006E 110 holding RW 96 baud rate / 100 Скорость порта RS-485, делённая на 100. Допустимые скорости: 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200
0x006F 111 holding RW 0 0, 1, 2 Настройка бита чётности порта RS-485. Допустимые значения: 0 — нет бита чётности (none), 1 — нечётный (odd), 2 — чётный (even)
0x0070 112 holding RW 2 1, 2 Количество стоп-битов порта RS-485. Допустимые значения: 1, 2
0x0078 120 holding RW 0 отличное от 0 Рестарт. Запись в регистр вызывает перезагрузку МК без сохранения состояния
0x0080 128 holding RW 1 Modbus-адрес устройства
0x00C8 – 0x00CE 200 – 206 input R {'M','A','I',0,0,0} Сигнатура
0x00DC – 0x00F1 220 – 241 input R __date__ __time__ Дата сборки прошивки
0x00FA – 0x010D 250 – 269 input R строка, null-terminated Версия прошивки
0x010A – 0x010F 266 – 271 input R Уникальный идентификатор (S/N)
Настройка измерительных каналов
0xX400 4096·X + 1024 holding RW 0 Таблица 3, таблица 4 Тип датчика, подключенного к каналу INxP либо к INx в дифференциальном режиме (см. таблицы 3 и 4)
0xX401 4096·X + 1025 holding RW 0 Таблица 3, таблица 4 Тип датчика, подключенного к каналу INxN (см. таблицы 3 и 4)
0xX402 4096·X + 1026 holding RW 0 0, 20, 45, 90, 175, 330, 600, 1000 Data rate для каналов INxP либо INx в дифференциальном режиме, SPS. 0 — канал выключен
0xX403 4096·X + 1027 holding RW 0 0, 20, 45, 90, 175, 330, 600, 1000 Data rate для каналов INxN, SPS. 0 — канал выключен
0xX404 4096·X + 1028 holding RW 0 0 - 50 Число непрерывных измерений для каналов INxP либо INx в дифференциальном режиме
0xX405 4096·X + 1029 holding RW 0 0 – 50 Число непрерывных измерений для каналов INxN
0xX406 4096·X + 1030 holding RW 0 0 - 65000 Характерное время lowpass-фильтра для каналов INxP либо INx в дифференциальном режиме, мс
0xX407 4096·X + 1031 holding RW 0 0 - 65000 Характерное время lowpass-фильтра для каналов INxN, мс
0xX408 4096·X + 1032 holding RW 0 16-bit signed int Нижняя граница диапазона измерения активного датчика для каналов INxP либо INx в дифференциальном режиме
0xX409 4096·X + 1033 holding RW 0 16-bit signed int Нижняя граница диапазона измерения активного датчика для каналов INxN
0xX40A 4096·X + 1034 holding RW 1000 16-bit signed int Верхняя граница диапазона измерения активного датчика для каналов INxP либо INx в дифференциальном режиме
0xX40B 4096·X + 1035 holding RW 1000 16-bit signed int Верхняя граница диапазона измерения активного датчика для каналов INxN
0xX40C 4096·X + 1036 holding RW 0 0 (авто), 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128 Коэффициент усиления для каналов INxP либо INx в дифференциальном режиме
0xX40D 4096·X + 1037 holding RW 0 0 (авто), 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128 Коэффициент усиления для каналов INxN
Измеренные значения
0xX500 4096·X + 1280 input R 0 32-bit signed int Измеренное значение для канала INxP либо дифференциального канала INx
0xX502 4096·X + 1282 input R 0 32-bit signed int Измеренное значение для канала INxN
0xX504 4096·X + 1284 input R 0 16-bit signed int Пересчитанное в физическую величину значение для канала INxP либо дифференциального канала INx
0xX505 4096·X + 1285 input R 0 16-bit signed int Пересчитанное в физическую величину значение для канала INxN
0xX506 4096·X + 1286 input R 1 16-bit signed int Текущий коэффициент усиления для канала INxP либо дифференциального канала INx
0xX507 4096·X + 1287 input R 1 16-bit signed int Текущий коэффициент усиления для канала INxN
0x0600 1536 input R 0 16-bit signed int Напряжение на клеммах +5V, мВ
0x0601 1537 input R 0 16-bit signed int Температура внутри устройства, °C·100
Служебные регистры
0xC400-0xC40D,

0xC500-0xC507

Регистры настроек и данных служебного канала, закороченного на землю. Описание см. в таблице выше.
0x0602 1538 input R 0 32-bit signed int Сдвиг температуры 2-W, P, x1, °C · 1/65536
0x0604 1540 input R 0 32-bit signed int Сдвиг температуры 2-W, N, x1, °C · 1/65536
0x0606 1542 input R 0 32-bit signed int Сдвиг температуры 2-W, P, x2, °C · 1/65536
0x0608 1544 input R 0 32-bit signed int Сдвиг температуры 2-W, N, x2, °C · 1/65536
0x060a 1546 input R 0 32-bit signed int Сдвиг температуры 2-W, P, x4, °C · 1/65536
0x060c 1548 input R 0 32-bit signed int Сдвиг температуры 2-W, N, x4, °C · 1/65536
0x060e 1550 input R 0 32-bit signed int Сдвиг температуры 3-W, °C · 1/65536
0x0610 1552 input R 0 16-bit unsigned int Длительность цикла опроса входов, мс

Так как каждый вход поддерживает и дифференциальный (схемы на рис. 1, 4, 7) и однополярный режим (схемы на рис. 2, 3, 5, 6) работы, то тип датчика задается для входов INxP и INxN в отдельности в соответствующих регистрах 0xX400 и 0xX401, где X — номер входа от 1 до 11 в шестнадцатеричной системе счисления (от 0x1 до 0xB).

Если для канала установлен автоматический коэффициент усиления, скорость опроса канала может быть снижена из-за необходимости производить несколько измерений для подбора коэффициента усиления.

Для однополярного режима работы канала доступны только коэффициенты усиления 1, 2 и 4.

Если для входа INxP установлен дифференциальный режим, значение регистров конфигурации входов INxN игнорируются. Для входов INxN может быть установлен только однополярный режим.

Обновление прошивки и сброс настроек

Инструкции:

Узнать о выходе новой версии прошивки можно в Журнале изменений прошивок.

Известные неисправности

WB-MAI11: Errata

Ревизии устройства

Номер партии (Batch №) указан на наклейке, на боковой поверхности корпуса, а также на печатной плате.

Ревизия Партии Дата выпуска Отличия от предыдущей ревизии
1.5 v1.5A - v1.5C - ... 07.2021 - ...
  • Улучшена трассировка платы
1.4 v1.4A(1-3) - ... 02.2021 - 06.2021
  • Первая версия

Изображения и чертежи устройства

Габаритные размеры

Corel Draw 2018: Файл:WB-Library.cdr.zip

Corel Draw PDF: Файл:WB-MAI11.cdr.pdf

Габаритный чертеж модуля (DXF): Файл:WB-MAI11.dxf.zip

Габаритный чертеж модуля (PDF): Файл:WB-MAI11.dxf.pdf