Формулы пересчета измеренных с датчиков значений в физическую величину

Описание

В статье приведены формулы пересчета измеренных с датчиков значений сигналов в физическую величину, функция доступна в модуле WB-MAI6 и WB-MAI2-mini/CC v.3. Также приведен расчет (масштабирование) верхней и нижней границы диапазона для датчиков с нестандартным диапазоном измерений.

Термины и определения

минимальное (S_min) и максимальное (S_max) значение сигнала датчика, например 0…20 мА;
измеренное (S) значение сигнала с датчика;
минимальное (P_min), максимальное (P_max) и вычисляемое (P) значение физической величины, которую измеряет датчик. Максимальное и минимальное значение характеризуют диапазон измеряемой физической величины и указываются в характеристиках датчика.
- P = P_min + (S - S_min) * K.
коэффициент преобразования (K), отношение диапазона измеряемой физической величины к диапазону измеряемого сигнала. Показывает, сколько единиц физической величины приходится на одну единицу измеряемого сигнала.
- K = (P_max - P_min) / (S_max - S_min).

Пересчет сигнала датчика в физическую величину

Рассмотрим пересчет значений на примере датчика температуры 4…20 мА, с диапазоном измерения -40…+80 °С. Допустим, нужно вычислить температуру при сигнале с датчика 12 мА.

Дано:

S_min = 4 мА, S_max = 20 мА;
P_min = -40 °С, P_max = 80 °С;
S = 12 мА.

Решение:

коэффициент преобразования: K = (P_max - P_min) / (S_max - S_min) = (80 - (-40)) / (20 - 4) = 120 / 16 = 7.5 °С/мА;
физическая величина: P = P_min + (S - S_min) * K = (-40) + (12 - 4) * 7.5 = 20 °С.

Границы диапазона при нестандартных сигналах датчиков

Для пересчета измеренных значений стандартных аналоговых сигналов в модулях WB-MAI6 и WB-MAI2-mini/CC v.3 используются параметры Нижняя и Верхняя граница диапазона, соответствующие минимальному (P_min), максимальному (P_max) значению физической величины, которую измеряет датчик.

Но если датчик имеет нестандартный диапазон сигнала, например 1,6…19,4 мА, а в настройках шаблона установлен 0…20 мА, то пересчет в физическую величину будет некорректным. В этом случае нужно вычислить значения физической величины для 0 мА и 20 мА, и использовать их в соответствующих параметрах Нижняя и Верхняя граница диапазона.

Рассмотрим вычисление нижней и верхней границы диапазона для датчика температуры с сигналом 6…19 мА и диапазоном измерения -40…+80 °С. В настройках шаблона установлен режим измерения тока 4…20 мА. Нужно вычислить физическую величину для значений сигнала 4 мА и 20 мА .