Аналоговые выходы

Аналоговые выходы модуля предназначены для формирования управляющих сигналов токовой петли 4 – 20 мА или напряжения 0 – 10 В в зависимости от конфигурации. Установка выходного значения осуществляется 12-разрядным ЦАП. В любой конфигурации обеспечивается гальваническая изоляция каналов AO от внутренней схемы модуля.

В конфигурации задания тока каналы AO имеют защиту от обрыва цепи и короткого замыкания.

В модуле имеется схема самодиагностики, позволяющая провести тестирование каналов в любой конфигурации.

Подключение нагрузки и внутреннее устройство каналов AO

Активный токовый выход (конфигурация 3.1 – 3.4 = A):

../_images/active.png

Пассивный токовый выход (конфигурация 3.1 – 3.4 = P):

../_images/passive.png

Выход напряжения (конфигурация 3.1 – 3.4 = V):

../_images/module_u.png

Описание алгоритма работы AO

Управление 4-канальным ЦАП происходит через шинный изолятор, обеспечивающий гальваническую изоляцию. Разрядность ЦАП составляет 12 бит. Далее выходное напряжение с ЦАП поступает на ОУ, включенный по схеме преобразователя напряжение – ток. Таким образом, значение выходного тока не зависит от сопротивления нагрузки и ограничено напряжением питания ОУ.

При питании от встроенного источника питания 15 В максимальное сопротивление нагрузки включая сопротивление линии, составляет 500 Ом. При использовании внешнего источника питания 30 В максимальное сопротивление нагрузки составляет 1 кОм.

В отсутствие нагрузки, если цепь разомкнута, на клеммах AO X и COM будет присутствовать напряжение питания ОУ.

В конфигурации с выходом по напряжению ОУ включен по схеме не инвертирующего усилителя.

В конфигурациях активного токового выхода и выхода по напряжению клемма COM подключена к AO_GND. В конфигурации пассивного токового выхода на клемму COM подается сигнал «+» токовой петли от подключаемого активного входа AI.

Каждый канал имеет индикаторный светодиод зеленого цвета, отображающий состояние канала. Чем выше частота моргания светодиода – тем выше значение выходного параметра. Индикация начинается от 4 мА. Так же каждый канал имеет индикаторный светодиод красного цвета, отображающий состояние цепи: мигание красного светодиода обозначает обрыв цепи, постоянное свечение – короткое замыкание (нагрузка менее 100 Ом).

Управление каналами AO

Управление каналами AO осуществляется путем записи значения в единицах ЦАП в регистр AO_val_x

Расчет необходимого значения AO_val_x осуществляется по формуле:

AO_val_x = (AO_OUT - AO_calib_b_x) * AO_calib_a_x

где AO_OUT - необходимое выходное значение в «мА» или «В», AO_calib_a_x, AO_calib_b_x - индивидуальные калибровочные коэффициенты каждого канала.

Параметр Значение по умолчанию Диапазон Описание
AO_val_x - 0 – 4095 Выходное значение аналогового канала в единицах АЦП
AO_state_x - 1, 2 Состояние цепи канала: 1 – короткое замыкание (сопротивление нагрузки менее 100 Ом), 2 – обрыв.
AO_config_x* - 0, 1 Конфигурация токового канала: 0 - активный выход, 1 - пассивный выход
AO_calib_a_x 163.8 - для токовых каналов / 287.368 - для каналов напряжения - Калибровочный коэффициент А
AO_calib_b_x 0.0 - для токовых каналов / 0.0 - для каналов напряжения - Калибровочный коэффициент В
AO_physical_x - 0.0 – 20.0 для токовых каналов / 0.0 - 10.0 - для каналов напряжения Выходное значение аналогового канала в физических единицах

Примечание

AO_config не является значащим регистром в версиях платы старше V1.

Калибровка и поверка каналов AO

Аналоговые каналы имеют индивидуальные калибровочные коэффициенты, использование которых позволяет получить приведеную погрешность ±0,15 от диапазона при температуре окружающей среды 20±5°С и ±0,3 от диапазона во всем температурном диапазоне.

Первичная калибровка каналов произвоится предприятием-изготовителем при выпуске модуля с оформлением протокола калибровки.

Повторная калибровка (определение калибровочных коэффициентов) производится метрологической слубой предприятия и выполняется следующим образом:

1). На аналоговых каналах задаются образцовые значения выходного сигнала - тока или напряжения, в зависимости от конфигурации аналогового канала. Выходные значения измеряются образцовым миллиамперметром/вольтметром. Рекомендуемая величина приращения образцового сигнала 0,05 от выходного диапазона.

2). Из регистров AO_val_x считываются показания в единицах ЦАП для каждого выходного 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 модуль: AO_calib_a_x = 1 / A, AO_calib_b_x = B.

Примечание

Для перезаписи регистров AO_calib_a_x и AO_calib_b_x необходимо установить ключ-перемычку «Bookt_key» (подробнее смотри в разделе Обновление ПО)

5). Повторить п.1.

6). Из регистров AO_physical_x считываются результаты измерения в физических величинах для каждого выходного образцового значения по каждому каналу.

7). В каждой точке рассчитывается приведеная погрешность по формуле: γ = (AO_physical_x - AO_обр.) / AO_max * 100 , где AO_обр. - образцовое значение выходного сигнала, измеренное миллиамперметром/вольтметром, AO_max - диапазон выходных значений канала.

8). Калибровка считается успешной, если в каждой точке приведеная погрешность измерения не превысила ±0,15 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.