Аналоговые входы ================ Аналоговые входы контроллера предназначены для подключения датчиков с токовым выходом 4 – 20 мА и измерения напряжения 0 – 10 В (в зависимости от конфигурации). Измерение производится 14-разрядным АЦП со встроенным источником опорного напряжения 2,5 В. В любой конфигурации обеспечивается гальваническая изоляция каналов AI от внутренней схемы контроллера. Каналы AI имеют защиту от перенапряжения до 30 В на входе в любой конфигурации. С любым из каналов AI возможен обмен данными по интерфейсу HART при его наличии (зависит от конфигурации). В каждый момент времени может быть выбран один из каналов AI для обмена по HART-протоколу. В контроллере имеется схема самодиагностики, позволяющая провести тестирование каналов в любой конфигурации. Подключение датчиков и внутреннее устройство каналов AI ------------------------------------------------------- Аналоговые каналы измерения тока могут быть выполнены как в пассивном, так и в активном исполнении. На рисунках изображены схемы подключения различных датчиков и возможные конфигурации аналоговых входов контроллера. Активный вход (конфигурация 5.1/5.2 = A): .. only:: latex .. figure:: images/ai_active.png :width: 400 .. only:: html .. figure:: images/ai_active.png :width: 600 Пассивный вход (конфигурация 5.1/5.2 = P): .. only:: latex .. figure:: images/ai_passive.png :width: 400 .. only:: html .. figure:: images/ai_passive.png :width: 600 Измерение напряжения 0 – 10 В (конфигурация 5.1/5.2 = V): .. only:: latex .. figure:: images/ai_u.png :width: 400 .. only:: html .. figure:: images/ai_u.png :width: 600 Подключение датчика термосопротивления по 3-проводной схеме с использованием 2-х аналоговых каналов (активный измерения тока и измерения напряжения): .. only:: latex .. figure:: images/ai_rtd.png :width: 400 .. only:: html .. figure:: images/ai_rtd.png :width: 600 где Rбал - балластное сопротивление 560 - 680 Ом с мощностью рассеивания 0,5 Вт; r - сопротивление проводов. Так же возможно настроить каждый аналоговый канал индивидуально, например AI_0, AI_2 – токовые пассивные, AI_1 – токовый активный, AI_3 – измерение напряжения. при такой уникальной конфигурации в поле группы 5.1/5.2 указывается «U», а расшифровка каналов приводится в паспорте на контроллер. Любое подключение датчиков возможно как при встроенном, так и внешнем источнике питания. Напряжение питания встроенного источника 12 В. Диапазон напряжений питания от внешнего источника 10 – 30 В. Описание алгоритма работы AI ---------------------------- Ток, формируемый датчиком с токовым выходом, протекает через прецизионный датчик тока 110 Ом. Формируемое напряжение через фильтр нижних частот поступает на один из входов микросхемы 8-канального АЦП. АЦП имеет встроенный источник опорного напряжения 2,5В и опрашивается основным микроконтроллером через шинный изолятор, обеспечивающий гальваническую изоляцию. Каналы AI опрашиваются с фиксированной частотой, результаты измерений записываются в соответствующий регистр AI unit x, где х – номер канала. В конфигурации канала AI измерения напряжения вместо прецизионного датчика тока 110 Ом установлен прецизионный делитель. Входное сопротивление канала AI измерения напряжения 1 МОм. Каждый канал имеет индикаторный светодиод, отображающий состояние канала. Чем выше частота моргания светодиода – тем больше измеряемая величина. Результаты измерений каналов AI ------------------------------- Результаты измерений аналоговых каналов в единицах АЦП записываются в регистры AI_unit_x. Результаты измерений в физических величинах ("мА" или "В" в зависимости от конфигурации канала) записываются в регистры AI_physical_x. Пересчет из ед. АЦП в физические величины осуществляется по формуле: AI_physical_x = AI_unit_x / AI_calib_a_x + AI_calib_b_x где AI_calib_a_x, AI_calib_b_x - индивидуальные калибровочные коэффициенты каждого канала. .. csv-table:: :header: "Параметр","Значение по умолчанию","Диапазон","Описание" :widths: 20, 20,20, 40 "AI_unit_x",`-`,"0 – 16 383","Результат измерения аналогового канала в единицах АЦП" "AI_calib_a_x","720.852 - для токовых каналов / 1483.74 - для каналов напряжения",`-`,"Калибровочный коэффициент А" "AI_calib_b_x","0.012 - для токовых каналов / 0.0 - для каналов напряжения",`-`,"Калибровочный коэффициент В" "AI_physical_x",`-`,"0.0 – 20.0 для токовых каналов / 0.0 - 10.0 - для каналов напряжения","Результат измерения аналогового канала в физических единицах" "AI_state*",`-`,"Да/Нет","Флаг (только чтение). Состояние канала. Лог. 1 – измеренное значение тока лежит в диапазоне 4 - 20 мА, лог. 0 – измеренное значение ниже 4 мА либо выше 20 мА." .. note:: AI state предназначен для работы с токовыми сигналами. Калибровка и поверка каналов AI ------------------------------- Аналоговые каналы имеют индивидуальные калибровочные коэффициенты, использование которых позволяет получить приведеную погрешность ±0,1 от диапазона при температуре окружающей среды 20±5 °С и ±0,2 от диапазона во всем температурном диапазоне. Первичная калибровка каналов произвоится предприятием-изготовителем при выпуске контроллера с оформлением протокола калибровки. Повторная калибровка (определение калибровочных коэффициентов) производится метрологической слубой предприятия и выполняется следующим образом: 1). На аналоговый вход подаются образцовые значения измеряемого сигнала - тока или напряжения, в зависимости от конфигурации аналогового канала. Рекомендуемая величина приращения образцового сигнала 0,05 от диапазона измерения. 2). Из регистров AI_unit_x считываются показания в единицах АЦП для каждого входного образцового значения по каждому каналу. 3). Для каждого канала по методу наименьших квадратов рассчитываются коэффициенты A и B 4). Далее необходимо записать новые калибровочные коэффициенты в контроллер: AI_calib_a_x = 1 / A, AI_calib_b_x = B. .. note:: Для перезаписи регистров AI_calib_a_x и AI_calib_b_x необходимо установить ключ-перемычку "Boot_key" (подробнее смотри в разделе :ref:`Обновление ПО`) 5). Повторить п.1. 6). Из регистров AI_physical_x считываются результаты измерения в физических величинах для каждого входного образцового значения по каждому каналу. 7). В каждой точке рассчитывается приведеная погрешность по формуле: γ = (AI_physical_x - AI_обр.) / AI_max * 100 , где AI_обр. - образцовое значение входного сигнала, AI_max - диапазон измерений канала. 8). Калибровка считается успешной, если в каждой точке приведеная погрешность измерения не превысила ±0,1 от диапазона. Поверка аналоговых каналов производится метрологической службой предприятия согласно НА.ГНМЦ.0530-20 МП, «Инструкция. ГСИ. Контроллеры программируемые логические серии «BRIC». Методика поверки» Межповерочный интервал - 1 год.