Sensorumrechnung und Skalierung

Beschreibung

Dieser Artikel enthält Formeln zur Umrechnung gemessener Sensorsignale in physikalische Einheiten. Diese Funktion ist verfügbar in WB-MAI6 und WB-MAI2-mini/CC v.3. Außerdem wird erläutert, wie untere und obere Grenzwerte für nicht standardmäßige Sensorsignalbereiche skaliert werden.

Begriffe und Definitionen

• Minimaler (S_min) und maximaler (S_max) Sensorsignalwert, beispielsweise 0–20 mA;
• Gemessenes (S) Sensorsignal;
• Minimaler (P_min), maximaler (P_max) und berechneter (P) Wert der vom Sensor gemessenen physikalischen Größe. Minimal- und Maximalwert bestimmen den Messbereich und sind in der Sensordokumentation angegeben.
  • P = P_min + (S - S_min) * K.
• Umrechnungsfaktor (K), das Verhältnis des Bereichs der physikalischen Größe zum Signalbereich: physikalische Einheiten pro Signaleinheit.
  • K = (P_max - P_min) / (S_max - S_min).

Sensorsignal in physikalische Einheiten umrechnen

Betrachten Sie einen 4–20-mA-Temperatursensor mit einem Bereich von −40 bis +80 °C. Berechnen Sie die Temperatur bei 12 mA.

Gegeben:

• S_min = 4 mA, S_max = 20 mA;
• P_min = -40 °C, P_max = 80 °C;
• S = 12 mA.

Lösung:

• Umrechnungsfaktor: K = (P_max - P_min) / (S_max - S_min) = (80 − (−40)) / (20 − 4) = 120 / 16 = 7.5 °C/mA;
• Physikalische Größe: P = P_min + (S - S_min) * K = (-40) + (12 - 4) * 7.5 = 20 °C.

Bereichsgrenzen für nicht standardmäßige Sensorsignale

Zur Umrechnung standardmäßiger Analogsignale in physikalische Einheiten verwenden die Module WB-MAI6 und WB-MAI2-mini/CC v.3 die Parameter Lower und die Upper range limit, die dem minimalen (P_min) und maximaler (P_max) Wert der vom Sensor gemessenen physikalischen Größe entsprechen.

Bei einem nicht standardmäßigen Signal, etwa 1.6–19.4 mA, führt die Auswahl eines Vorlagenbereichs von 0–20 mA zu einer falschen Umrechnung. Berechnen Sie die physikalischen Werte, die 0 mA und 20 mA entsprechen,und tragen Sie diese in die entsprechenden Parameter ein. Lower und die Upper range limit.

Betrachten Sie einen Temperatursensor mit 6–19-mA-Ausgang und einem Bereich von −40 bis +80 °C. Die Vorlage ist auf eine Messung von 4–20 mA eingestellt. Berechnen Sie die physikalischen Werte für 4 mA und 20 mA.

Gegeben:

• S_min = 6 mA, S_max = 19 mA;
• P_min = -40 °C, P_max = 80 °C;
• S₁ = 4 mA, S₂ = 20 mA.

Lösung:

• Umrechnungsfaktor: K = (P_max - P_min) / (S_max - S_min) = (80 − (−40)) / (19 − 6) = 120 / 13 = 9.23 °C/mA;
• Physikalische Größe an der unteren Bereichsgrenze: P₁ = P_min + (S₁ - S_min) * K = (-40) + (4 - 6) * 9.23 = (-40) + (-18.46) = -58.46 °C.
• Physikalische Größe an der oberen Bereichsgrenze: P₂ = P_min + (S₂ - S_min) * K = (-40) + (20 - 6) * 9.23 = (-40) + 129.22 = 89.22 °C.

Nützliche Links

• Community-Thema Nullpunktverschiebung des WB-MAI6
• Community-Thema Wertskalierung des MAI6.