Модуль измерения токового сигнала WB-MAI2 mini
Назначение
WB-MAI2 mini — компактный аналоговый модуль ввода, предназначенный для измерения токового сигнала 4..20 мА по двум независимым каналам. Управление модулем производится с контроллера или ПК по шине RS-485 командами по протоколу Modbus.
Технические характеристики
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Питание | |
| Напряжение питания | 9 В – 28 В |
| Каналы измерения | |
| Число каналов | 2 |
| Измерение тока | 0 – 20 мА |
| Погрешность при измерении тока | ±0.2% |
| 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 | По умолчанию: скорость 9600 бит/с; данные — 8 бит; четность N; стоп-биты 1.
Параметры интерфейса могут быть настроены программно:
|
| Готовность к работе после подачи питания | 1 c |
| Габариты | |
| Габариты | 40 x 15 x 11 мм |
| Условия эксплуатации | |
| Температура воздуха | от -40°С до +80°С |
| Относительная влажность воздуха | до 98%, без конденсации влаги |
Схемы подключения
Модуль выполнен в компактном корпусе и предназначен для монтажа в распаячных коробках и кабель-каналах,
На рисунке показана схема подключения датчиков с токовым выходом 0-20 мА (4-20 мА). Нагрузочные резисторы номиналом 100 Ом встроены в прибор.
Описание Modbus-регистров
Все modbus-регистры устройства разделены на 3 группы:
- Параметры устройства
- Настройка измерительных каналов
- Измеренные значения
Карта регистров приведена в таблице 3. 'X' в адресе регистра - номер входа от 1 до 11 (от 0x1 до 0xB).
| 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 4, таблица 5 | Тип датчика, подключенного к каналу INxP либо к INx в дифференциальном режиме (см. таблицы 4 и 5) |
| 0xX401 | 4096·X + 1025 | holding | RW | 0 | Таблица 4, таблица 5 | Тип датчика, подключенного к каналу INxN (см. таблицы 4 и 5) |
| 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 |
Так как каждый вход поддерживает и дифференциальный (схемы на рис. 1,4,7) и нормальный 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 нормального 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 нормальный режим.
Описание режимов работы устройства
Устройство позволяет для каждого входа настроить следующие режимы работы:
- Измерение напряжения относительно +5В (в дифференциальном или нормальном режиме)
- Измерение напряжения (в дифференциальном или нормальном режиме)
- Измерение сопротивления (в дифференциальном или нормальном режиме)
- Измерение тока (только в нормальном режиме)
- Измерение сопротивления через измерение тока (только в нормальном режиме)
В таблице 4 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 4 либо из таблицы 5. Для измерения нестандатных величин можно выбрать тип входа и диапазон измерения вручную из таблицы 4.
| Тип
измеряемого сигнала |
Режим входа | Код
HEX |
Код
DEC |
Описание | Коэффициент
усиления |
Диапазон измерения | Погрешность | Формат
выходных данных |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Измерение
напряжения относительно +5В |
Нормальный | 0x0000 | 0 | Измерение напряжения с ратиометрических датчиков (схема на рис. 6)
Измерение напряжения от 0 до 5В (схема на рис. 2) |
1 | 0...(+5V) | ±0.1% | % · 100 |
| 2 | 0...(+5V / 2) | |||||||
| 4 | 0...(+5V / 4) | |||||||
| Дифференциальный | 0x0100 | 256 | Измерение напряжения в дифференциальном режиме от -5 до 5 В (схема на рис. 1) | 1 | ± (+5V) | ±0.1% | ||
| 2 | ± (+5V / 2) | |||||||
| 4 | ± (+5V / 4) | |||||||
| Измерение
напряжения |
Нормальный | 0x0001 | 1 | Измерение напряжения в нормальном режиме от 0 до 2 В (схема на рис. 2) | 1 | 0...2048 мВ | ±0.2% | мВ · 100 |
| 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% | ||
| 2 | ± 1024 мВ | |||||||
| 4 | ± 512 мВ | |||||||
| 8 | ± 256 мВ | ±0.25% | ||||||
| 16 | ± 128 мВ | |||||||
| 32 | ± 64 мВ | |||||||
| 64 | ± 32 мВ | |||||||
| 128 | ± 16 мВ | |||||||
| Измерение
сопротивления |
Нормальный
для входов INxP |
0x0002 | 2 | Измерение сопротивления по двухпроводной схеме (схема на рис. 5)
Подключение датчиков типа "сухой контакт" (схема на рис. 5) |
1 | 0...5000 Ом | ±0.1% | Ом · 100 |
| 2 | 0...2550 Ом | |||||||
| 4 | 0...1275 Ом | |||||||
| Нормальный
для входов INxN |
1 | 0...5100 Ом | ±1% номинальная
±6% максимальная | |||||
| 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 | ±0.1% | ||
| 2 | 0...2550 Ом | |||||||
| 4 | 0...1275 Ом | |||||||
| Измерение
тока |
Нормальный | 0x0003 | 3 | Измерение тока от 0 до 20 мА (схема на рис. 3) | 1 | 0...20.48 мА | ±0.2% | мА · 10000 |
| 2 | 0...10.24 мА | |||||||
| 4 | 0...5.12 мА | |||||||
| Измерение сопротивления
через измерение тока в цепи |
Нормальный | 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 5. При использовании стандартных датчиков значения регистров 0xX40A и 0xX40B (коэффициент усиления) игнорируется. Стандартные датчики имеют код 0x1XXX.
| 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 | мВ · 100 | °C · 10 | ±0.5 °С |
| Термометры сопротивления по двухпроводной схеме
Режим работы – измерение сопротивления по двухпроводной схеме (схема на рис. 5) | ||||||
| 0x1100 | 4352 | Pt 50 (α = 0,00385 °C -1) | 4 | Ом · 100 | °C · 10 | ±0.4 °С |
| 0x1101 | 4353 | Pt 100 (α = 0,00385 °C -1) | 4 | |||
| 0x1102 | 4354 | Pt 500 (α = 0,00385 °C -1) | 2 | ±0.25 °С | ||
| 0x1103 | 4355 | Pt 1000 (α = 0,00385 °C -1) | 1 | |||
| 0x1110 | 4368 | 50П (α = 0,00391 °C -1) | 4 | ±0.4 °С | ||
| 0x1111 | 4369 | 100П (α = 0,00391 °C -1) | 4 | |||
| 0x1112 | 4370 | 500П (α = 0,00391 °C -1) | 2 | ±0.25 °С | ||
| 0x1113 | 4371 | 1000П (α = 0,00391 °C -1) | 1 | |||
| 0x1120 | 4384 | 50М (α = 0,00428 °C -1) | 4 | ±0.35 °С | ||
| 0x1121 | 4385 | 100М (α = 0,00428 °C -1) | 4 | |||
| 0x1122 | 4386 | 500М (α = 0,00428 °C -1) | 4 | ±0.25 °С | ||
| 0x1123 | 4387 | 1000М (α = 0,00428 °C -1) | 2 | |||
| 0x1130 | 4400 | Ni 100 (α = 0,00617 °C -1) | 4 | |||
| 0x1131 | 4401 | Ni 500 (α = 0,00617 °C -1) | 2 | ±0.2 °С | ||
| 0x1132 | 4402 | Ni 1000 (α = 0,00617 °C -1) | 1 | |||
| 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 | ±0.4 °С |
| 0x1201 | 4609 | Pt 100 (α = 0,00385 °C -1) | 4 | |||
| 0x1202 | 4610 | Pt 500 (α = 0,00385 °C -1) | 2 | ±0.25 °С | ||
| 0x1203 | 4611 | Pt 1000 (α = 0,00385 °C -1) | 1 | |||
| 0x1210 | 4624 | 50П (α = 0,00391 °C -1) | 4 | ±0.4 °С | ||
| 0x1211 | 4625 | 100П (α = 0,00391 °C -1) | 4 | |||
| 0x1212 | 4626 | 500П (α = 0,00391 °C -1) | 2 | ±0.25 °С | ||
| 0x1213 | 4627 | 1000П (α = 0,00391 °C -1) | 1 | |||
| 0x1220 | 4640 | 50М (α = 0,00428 °C -1) | 4 | ±0.35 °С | ||
| 0x1221 | 4641 | 100М (α = 0,00428 °C -1) | 4 | |||
| 0x1222 | 4642 | 500М (α = 0,00428 °C -1) | 4 | ±0.25 °С | ||
| 0x1223 | 4643 | 1000М (α = 0,00428 °C -1) | 2 | |||
| 0x1230 | 4656 | Ni 100 (α = 0,00617 °C -1) | 4 | |||
| 0x1231 | 4657 | Ni 500 (α = 0,00617 °C -1) | 2 | ±0.2 °С | ||
| 0x1232 | 4658 | Ni 1000 (α = 0,00617 °C -1) | 1 | |||
| 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 | мА · 10000 | 0 мА = нижняя граница (регистры 0xX408 / 0xX409)
5 мА = верхняя граница (регистры 0xX40A / 0xX40B) |
±0.25 % |
| 0x1301 | 4865 | от 0 до 20 мА | 1 | мА · 10000 | 0 мА = нижняя граница (регистры 0xX408 / 0xX409)
20 мА = верхняя граница (регистры 0xX40A / 0xX40B) |
±0.25 % |
| 0x1302 | 4866 | от 4 до 20 мА | 1 | мА · 10000 | 4 мА = нижняя граница (регистры 0xX408 / 0xX409)
20 мА = верхняя граница (регистры 0xX40A / 0xX40B) |
±0.25 % |
| Датчики с выходом "напряжение" в нормальном режиме
Режим работы – измерение напряжения в нормальном режиме от 0 до 2 В (схема на рис. 2) | ||||||
| 0x1400 | 5120 | от 0 до 1 В | 2 | мВ · 100 | 0 В = нижняя граница(регистры 0xX408 / 0xX409)
1 В = верхняя граница (регистры 0xX40A / 0xX40B) |
±0.2 % |
| 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 | мВ · 100 | -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) | ||||||
| 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 6 приведено несколько примеров конфигурации устройства. Адреса регистров приведены для канала №1. Для использования других каналов адреса следует пересчитать в соответствии с таблицей 3.
В таблице заполнены только те ячейки, которые влияют на конфигурацию входа для измерения сигналов с указанных датчиков. В остальные регистры конфигурации следует записать "0".
| 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, мВ · 100 | Сопротивление датчика, Ом · 100 | Ток, мА · 10000 | 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 | ||||