Сигнал с датчика, измеряющего физический параметр объекта (температуру, давление и т. п.), поступает в прибор в результате последовательного опроса датчиков прибора. В процессе обработки сигналов осуществляется их фильтрация от помех и коррекция показаний в соответствии с заданными параметрами. Полученный сигнал преобразуется по данным НСХ в цифровые значения и передается по сети RS-485.

Опрос датчиков и обработка их сигналов измерительным устройством осуществляется последовательно по замкнутому циклу.

Прибор работает в сети RS-485 по протоколам:

• DCON;
• Modbus ASCII;
• Modbus RTU;
• ОВЕН.

Тип протокола определяется прибором автоматически.

Примечание

Из-за аппаратных ограничений в приборе невозможно использование следующих сочетаний сетевых параметров:

• PrtY = 0, Sbit = 0, LEn = 0 (контроль четности отсутствует, 1 стоп-бит, 7 бит);

• PrtY = 1, Sbit = 1, LEn = 1 (проверка на четность, 2 стоп-бита, 8 бит);

• PrtY = 2, Sbit = 1, LEn = 1 (проверка на нечетность, 2 стоп-бита, 8 бит).

Для организации обмена данными в сети по интерфейсу RS-485 необходим Мастер сети.

Мастером может являться:

• ПК;
• ПЛК;
• панель оператора;
• удаленный облачный сервис.

В сети RS-485 предусмотрен только один Мастер сети.

Прибор конфигурируется на ПК через адаптер интерфейса RS-485/RS-232 или RS-485/USB (например, ОВЕН АС3-М или АС4) с помощью ПО «Конфигуратор М110» (см. раздел).

Входным сигналом для прибора является постоянное напряжение с выхода резистивного моста (тензометрического датчика мостового типа).

Прибор вырабатывает постоянное напряжение величиной 2,5 В для питания (возбуждения) тензорезистивного моста (тензодатчика), клеммы прибора EXC+, EXC–. С диагонали моста выходной сигнал поступает на входы прибора IN+, IN– и через помехоподавляющие фильтры низких частот (ФНЧ) приходит на вход сигма-дельта АЦП. Опорным напряжением для АЦП служит напряжение питания моста, измеряемое непосредственно на клеммах датчика, входы REF+, REF– (при шестипроводной схеме подключения). В этом случае исключается погрешность падения напряжения на подводящих проводах и изменения падения напряжения на подводящих проводах из-за температурной зависимости сопротивления.

Уменьшенное по сравнению с традиционным (5 В или 10 В) напряжение питания (возбуждения) моста тензодатчика 2,5 В  позволяет уменьшить проходящий ток через него, а следовательно, уменьшается рассеиваемая мощность, что увеличивает время работоспособности (ресурс) тензодатчика. Уменьшенный вследствие этого эффект саморазогревания датчика также уменьшает ошибку измерения тензорезистора, имеющего высокий температурный коэффициент сопротивления.

В случае питания датчиков постоянным током (режим работы прибора с возбуждением датчика постоянным напряжением) дополнительным источником погрешностей является ЭДС, создаваемая на месте скрутки проводов и разности температур мест скруток (паразитные термопары). Это приводит к дрейфу постоянной составляющей сигнала.

Чтобы уменьшить вызванные этим погрешности и скомпенсировать все имеющиеся дрейфы напряжения смещения, следует подавать в качестве питания датчика знакопеременный сигнал. Знакопеременный режим питания датчика обеспечивает коммутатор прибора, периодически меняющий полярность напряжения питания датчика на клеммах EXC+, EXC–. Знакопеременный режим является более предпочтительным, но оправдан только для медленно меняющихся процессов (см. время обновления данных измерений в таблице) и датчиков, которые позволяют применять такой режим изменения полярности питания (не полупроводниковые).

В четырехканальном приборе МВ110-224.4ТД каждый канал имеет отдельное независимое напряжение питания моста 2,5 В и отдельный коммутатор для знакопеременного режима, что повышает отказоустойчивость и надежность прибора. Все четыре коммутатора прибора переключаются синфазно (одновременно). В данном приборе все четыре канала измерения для четырех тензодатчиков гальванически связаны между собой. Мультиплексор (MUX) поочередно коммутирует их для измерения одним каналом АЦП.

Необходимый размах входного сигнала для АЦП формирует усилитель с программируемым коэффициентом усиления (PGA). Прибор имеет семь переключаемых диапазонов измерений (см. таблицу). Необходимый входной диапазон измерений выбирается пользователем в процессе конфигурирования прибора.

Частота дискретизации АЦП, находящегося в составе микроконтроллера, может быть задана в ПО «Конфигуратор М110». Частота определяет требуемое быстродействие прибора — параметр Set.F). Цифровой фильтр (ЦФ) обеспечивает дополнительную фильтрацию от импульсных помех и помех с частотами, кратными частоте промышленной сети 50 Гц. ЦФ представляет собой фильтр Sinc3-типа и понижает частоту дискретизации отсчетов измеряемого сигнала.

Полученные отсчеты затем поступают на вход фильтра скользящего среднего, длина которого также может устанавливаться пользователем в зависимости от требуемого быстродействия прибора, параметр MAv.L. Установленная длина фильтра соответствует числу отсчетов для усреднения. Чем больше число отсчетов для усреднения (длина фильтра), тем выше точность измерений и помехоустойчивость прибора, но ниже его быстродействие.

Цифровое значение измеряемого сигнала вычисляется с использованием значений нижней и верхней границ диапазона физической величины (см. раздел).

После преобразования в блоке приведения к диапазону физической величины (БПФВ) цифровой код поступает в ячейку памяти, которая обновляется с частотой, соответствующей времени обновления данных измерений. Буфера хранения данных прибор не имеет. Результаты измерения из данной ячейки по запросу передаются мастеру сети RS-485 с помощью драйвера интерфейса RS-485 (выходные клеммы А и В). Интерфейс RS-485 гальванически изолирован от других цепей для улучшения помехоустойчивости. Тип протокола определяется автоматически.

Универсальный импульсный источник питания (ИП) с гальванической развязкой позволяет прибору работать как от сети переменного тока с напряжением 220 В частотой 47–63 Гц, так и от источника постоянного тока с напряжением 24 В.

Прибор позволяет получать результаты измерения в следующем виде:

• значение сигнала тензодатчика в мВ в формате числа с плавающей точкой. Назначения использования данных значений:
  • проверка правильности полярности подключения прибора к датчику;
  • проверка исправности датчика;
  • поверка прибора.
• значение физической величины в единицах физической величины или в процентах от диапазона, в формате числа с плавающей точкой.

Использование приведения измеренного значения к физической величине позволяет отображать контролируемые физические параметры непосредственно в единицах их измерения (атм., кПа, кг и т. д.). Для выполнения операции приведения используются параметры v.Min и v.Max. Операция приведения линейно отображает диапазон внутреннего представления результатов измерения в диапазон, определяемый параметрами v.Min и v.Max. Если результат измерения соответствует минимальному значению внутреннего представления, то результатом приведения будет значение параметра v.Min. Если результат измерения соответствует максимальному значению внутреннего представления, то результатом приведения будет значение параметра v.Max.

Операция приведения корректно  выполняется как при v.Max > v.Min, так и при v.Max < v.Min.

Во время конфигурации прибора следует установить необходимый входной диапазон измерений в зависимости от параметров используемого тензодатчика – его значения чувствительности (рабочего коэффициента передачи).

Для выбора можно руководствоваться таблицей или нижеследующей методикой.

В случае наличия датчика с чувствительностью 2 мВ/В и напряжением питания датчика 2,5 В входное напряжение (сигнал полной шкалы при номинальной нагрузке) будет составлять 2 мВ/В × 2,5 В = 5 мВ.

Далее по таблице следует выбрать наиболее близкий входной диапазон измерений прибора – от минус 7,5 до 7,5 мВ, который будет иметь достаточный запас при возможной перегрузке входа АЦП, и с помощью ПО «Конфигуратор М110» по интерфейсу RS-485 установить выбранный диапазон измерений.

Примечание

По умолчанию в приборе установлен входной диапазон от минус 7,5 до 7,5 мВ для датчика с чувствительностью 2 мВ/В.

Режимы питания (возбуждения) датчика:

• постоянным напряжением (включен по умолчанию);
• знакопеременным напряжением.

В режиме с возбуждением датчика постоянным напряжением на клеммах прибора EXC+ и EXC– присутствует постоянное напряжение 2,5 В.

В режиме с возбуждением датчика знакопеременным напряжением на клеммах прибора EXC+ и EXC– постоянное напряжение 2,5 В периодически изменяет свою полярность на обратную во время каждого следующего измерения. Преимуществами данного режима являются компенсация дрейфа напряжения смещения датчика и напряжения паразитных термопар в соединениях. Недостаток – большее время обновления данных измерений, чем в режиме с возбуждением датчика постоянным напряжением. Также используемый тип датчика должен позволять обратное включение напряжения питания (не допускается для полупроводниковых тензодатчиков).

Предпочтительным является применение знакопеременного режима.

Для прибора МВ110-224.4ТД знакопеременный режим включается сразу для всех четырех измерительных каналов.

Режим питания датчика выбирается с помощью ПО «Конфигуратор М110».