WB-MAI6

Présentation

Le module d’entrées analogiques WB-MAI6 mesure les capteurs de température résistifs, convertit les signaux normalisés en courant et en tension des capteurs, mesure la tension et effectue des mesures associées.

Le mode de chaque entrée est sélectionné par logiciel lors de la configuration. Aucune résistance de charge ou de rappel externe n’est nécessaire. Jusqu’à 12 capteurs différents peuvent être raccordés simultanément.

Commandez le module depuis un contrôleur ou un PC via RS-485 avec Modbus.

Enregistré comme instrument de mesure sous le numéro du registre d’État 94860-25. Les caractéristiques métrologiques et techniques du WB-MAI6 figurent dans la description du type.

Capteurs et signaux pris en charge

Pour les erreurs de mesure, voir le tableau 2.

Différences par rapport aux autres modules analogiques Wiren Board.

Caractéristiques techniques

Principe de fonctionnement

Le WB-MAI6 possède six entrées universelles, raccordées chacune à leur tour au convertisseur analogique-numérique (ADC) pour mesurer leurs signaux.

L’ADC a une résolution de 16 bits. Chaque canal possède un filtre passe-bas du premier ordre contre les perturbations à haute fréquence. Pour améliorer la précision des signaux variant lentement, un suréchantillonnage jusqu’à 50 et un filtre passe-bas numérique supplémentaire du premier ordre sont pris en charge. Configurez-les dans l’interface web du contrôleur Wiren Board ou via les registres Modbus.

L’ADC fonctionne en mode différentiel, par exemple pour les thermocouples et les RTD à trois fils, ou en mode asymétrique, par exemple pour les signaux 4–20 mA ou 0–1 V.

Les signaux 4–20 mA, 0–20 mA et 0–5 mA sont mesurés à l’aide de shunts internes de 100 Ω. Les mesures RTD à deux et trois fils utilisent des sources de courant de précision internes de 50–1000 µA.

L’appareil intègre des diviseurs de tension commutables pour les tensions plus élevées, telles que 0–10 V ou 30 V. Ils commutent automatiquement selon le signal d’entrée.

Les sorties 5V et les masses des signaux des six canaux sont reliées en interne. La sortie 5V peut alimenter des capteurs externes, tels que des capteurs de courant à effet Hall.

L’interface RS-485 et l’entrée d’alimentation sont isolées galvaniquement des canaux de mesure. Les canaux ne sont pas isolés les uns des autres.

Pour détecter correctement un thermocouple de type K déconnecté, les condensateurs des filtres d’entrée sont déchargés par des impulsions de quelques microsecondes au travers de résistances internes de 100 Ω. Tenez-en compte si vous raccordez une autre source de tension à la place d’un thermocouple. La décharge n’a lieu qu’en mode Standard sensors avec un thermocouple pris en charge sélectionné, et non dans les modes de mesure de base.

La mesure de résistance à deux fils inclut la résistance des fils, des jonctions, des contacts et des bornes. Si possible, utilisez le montage à trois fils, plus précis, pour les capteurs de faible résistance. La résistance est mesurée à partir de la tension sous un courant fixe de 250 µA.

Pour les mesures à trois fils, utilisez des fils identiques vers INxP et INxN. Avec des fils identiques, la contribution absolue de leur résistance est de 0.003Rw, contre 2Rw en mesure à deux fils, où Rw est la résistance d’un fil. Une différence introduit une erreur absolue de |Rw1−Rw2|.

Voyants

Le module possède un voyant qui indique son état sans connexion à un contrôleur :

• S (vert) — état de la communication Modbus : s’allume lorsque l’alimentation basse tension est appliquée et clignote pendant l’interrogation via RS-485. Sur les appareils dont les événements sont activés dans Fast Modbus ⚡ le voyant clignote plus fréquemment que lors de l’interrogation séquentielle ordinaire, car l’interrogation des événements est plus rapide. En mode chargeur d’amorçage, il clignote chaque seconde ; pendant le chargement du micrologiciel, il clignote rapidement. Il se trouve sous le bornier V+.

Installation

Raccordement électrique

Le WB-MAI6 se monte sur un rail DIN standard de 35 mm et occupe trois modules DIN.

Le bornier V+ GND A B, au pas de 3.5 mm, sert au raccordement de l’alimentation et du bus de communication RS-485. Un câblage correct du bus est indispensable à une communication fiable ; voir Câblage et raccordement du bus RS-485.

Si les appareils du bus RS-485 utilisent des alimentations différentes, leurs bornes GND doivent être interconnectées. Voir Mise à la terre des appareils Wiren Board et raccordement de GND et iGND.

Utilisez du fil souple multibrin muni d’embouts de câblage isolés (NSHVI).

Dénudez l’isolant sur la longueur du manchon, ou un peu plus puis coupez le fil qui dépasse après sertissage. Utilisez une pince à sertir les embouts. Un embout serti protège les brins du serrage à vis et assure la connexion.

Ne serrez pas excessivement les vis des bornes : une force excessive endommage la borne à vis.

Schémas de raccordement

Les deux bornes d’une entrée peuvent être utilisées indépendamment pour des signaux différents, par exemple 4–20 mA sur INxP et 0–10 V sur INxN.

Toutefois, les modes résistance à trois fils, tension différentielle et thermocouple utilisent à la fois INxP et INxN.

• Utilisez une seule borne d’entrée : INxP ou INxN
• 
  Figure 1. Mesure de tension asymétrique : capteurs standard 0–1 V/0–10 V, signaux 0–30 V ou capteur de courant à effet Hall
• 
  Figure 2. Mesure de courant DC : capteurs standard 4–20 mA, 0–20 mA et 0–5 mA, ou signaux non standard jusqu’à 20 mA. Une alimentation externe est nécessaire ; reliez sa masse à la borne GND du canal de mesure
• 
  Figure 3. Mesure de résistance à deux fils : RTD telles que Pt100/Pt1000 et NTC 10k ou autres thermistances. Utilisez des fils identiques munis d’embouts. La résistance des fils et des contacts est incluse dans la mesure
• 
  Figure 4. Raccordement d’un capteur à contact sec
• 
  Figure 5. Raccordement d’un capteur à effet Hall

• Utilisez les deux bornes d’une entrée : INxP et INxN
• 
  Figure 6. Mesure de tension différentielle : signaux standard −50…50 mV et −2…2 V
• 
  Figure 7. Raccordement d’un thermocouple de type K (TXA)
• 
  Figure 8. Mesure de résistance à trois fils. Utilisez des fils identiques munis d’embouts. Un raccordement correct compense la résistance des fils

Lors de l’utilisation de WB-VDIV pour des tensions plus élevées ou une impédance d’entrée supérieure, notez que P et N restent électriquement indépendantes, mais que le WB-VDIV occupe physiquement les deux bornes. Les deux peuvent donc être utilisées :

• pour mesurer une tension positive, avec des paramètres identiques ou le canal inutilisé désactivé ;

Disponible à partir du micrologiciel 2.4.0

• pour mesurer une tension différentielle entre P et N, en tenant compte du diviseur.

Raccordement de capteurs 4–20 (0–20) mA

Des capteurs passifs et actifs à sorties normalisées 4–20 mA ou 0–20 mA peuvent être raccordés.

Les entrées du module sont passives et n’alimentent pas les capteurs. Utilisez une alimentation externe pour les capteurs passifs.

Les capteurs actifs à trois fils utilisent une alimentation externe dont la masse doit être reliée à iGND du canal de mesure.

• 
  Raccordement d’un capteur passif 4–20 mA / 0–20 mA
• 
  Raccordement d’un capteur actif 4–20 mA / 0–20 mA

Interface web du contrôleur Wiren Board

Sélection d’un modèle

Pour afficher l’appareil dans l’onglet Devices de l’interface web du contrôleur Wiren Board, ajoutez-le automatiquement en recherchant les appareils Wiren Board sur RS-485 ou manuellement en sélectionnant le modèle WB-MAI6.

Commande de l’appareil et consultation des valeurs

L’interface web permet de commander les sorties de l’appareil et de consulter les mesures. Pour modifier les canaux affichés, éditez la configuration de l’appareil dans les paramètres du pilote wb-mqtt-serial.

Les commandes disponibles dépendent des paramètres des canaux de mesure.

Configuration

Méthodes de configuration

1. Définissez les paramètres dans l’interface web du contrôleur Wiren Board, sous Settings → Configs → Serial devices driver configuration. Si ces éléments ne sont pas disponibles, vérifiez votre niveau d’accès.
2. Écrivez les paramètres dans les registres Modbus du module depuis la console du contrôleur à l’aide de l’utilitaire modbus-utils-rpc ou l’ modbus­_client.
3. Sans contrôleur Wiren Board, utilisez le configurateur web des appareils Wiren Board ou un autre logiciel ; voir Utilisation des appareils Modbus Wiren Board sans contrôleur. Un ordinateur équipé d’un convertisseur d’interface est nécessaire : USB-RS485.

Nos appareils évoluent en permanence. Si des paramètres décrits dans ce manuel sont absents, mettez à jour le micrologiciel de l’appareil et le logiciel du contrôleur.

Sélection d’un type de capteur ou de mesure

Tous les canaux du WB-MAI6 sont désactivés par défaut. Sélectionnez le type de capteur raccordé ou le signal normalisé pour chaque canal. Les types de capteurs convertissent automatiquement les mesures en grandeurs physiques ; pour les signaux normalisés tels que 4–20 mA ou 0–10 V, configurez les paramètres de conversion dans les paramètres du canal.

Les exemples ci-dessous présentent le raccordement/la configuration d’une Pt100 et la mesure de 0–30 V.

• Configuration d’une Pt100 à trois fils
• 
  Schéma de raccordement, figure 8
• 
  Sélection du capteur
• 
  Paramètres du capteur
• 
  Mesures du capteur

• Mesure de tension de 0 à 30 V
• 
  Schéma de raccordement, figure 1
• 
  Sélection du mode
• 
  Paramètres
• 
  Tension à la borne P du canal 1

Raccordement de deux capteurs à un canal

Selon le câblage, jusqu’à deux capteurs peuvent être raccordés à un canal. Les modes de mesure correspondants commencent par P — indiquez le capteur raccordé à la borne P du canal sélectionné.

Après sélection d’une valeur dans Mode, un champ supplémentaire apparaît en dessous : Channel N. Indiquez le capteur raccordé à la borne N ou désactivez l’interrogation de cette borne en sélectionnant Disabled.

Dans l’exemple ci-dessous, le canal 4 possède deux capteurs :

1. Borne P — capteur à contact sec.
2. Borne N — capteur à sortie résistive.

• Raccordement de deux capteurs à un canal
• 
  Un capteur à contact sec sur P et un capteur à sortie résistive sur N
• 
  IN 4 P Resistance et State — valeurs du capteur à contact sec ; IN 4 N Resistance — valeur du capteur résistif

Mise à l’échelle des mesures en unités physiques

Le logiciel du WB-MAI6 peut convertir les valeurs mesurées en grandeurs physiques.

La sélection d’un type de capteur précis, tel qu’une RTD ou un thermocouple, active la conversion automatique. Pour un signal normalisé, configurez la conversion à l’aide des champs du canal Minimum converted value et le Maximum converted value avec les valeurs physiques correspondant au minimum et au maximum de la plage du signal.

L’exemple ci-dessous configure un capteur de courant SCT-013-015 à sortie 0–1 V et plage 0–15 A. Sélectionnez la plage de signal appropriée [-32.768; 32.766] et réglez les inférieure et le supérieure limites de plage à 0 et 15 respectivement.

Ce capteur étant raccordé à la borne P et le mode sélectionné ayant le préfixe P, un autre capteur peut être raccordé à la borne N; configurez-le dans Channel N et choisissez un type de capteur disponible. Dans cet exemple, Channel N est inutilisé et donc désactivé.

En savoir plus sur les formules de conversion des valeurs mesurées en grandeurs physiques.

• Configuration du SCT-013-015 : signal 0–1 V, plage de mesure 0–15 A
• 
  Schéma de raccordement, figure 1
• 
  Réglage des valeurs converties minimale et maximale
• 
  IN 1 P Voltage — tension mesurée à la borne P,
  IN 1 P Value — courant converti en ampères

Utilisation de thermocouples de type K

Un thermocouple mesure la différence de température entre sa jonction chaude et sa jonction froide, et non une température absolue. La jonction froide se situe à l’endroit où les fils en chromel et en alumel rejoignent des conducteurs en cuivre, normalement aux bornes d’entrée du WB-MAI6. Pour obtenir la température de la jonction chaude, le module ajoute la température calculée de la jonction froide à la différence mesurée.

Compensation de la jonction froide

La température des bornes est calculée comme la température du capteur interne du WB-MAI6 (registre 0x0601) moins la correction propre au canal. Cette correction compense l’écart entre la carte plus chaude à l’intérieur du boîtier et les bornes externes plus froides.

Depuis le micrologiciel 2.6.0, les corrections sont stockées dans les registres 0xX412. Les valeurs par défaut sont 3 °C pour IN1–IN4, 2 °C pour IN5 et 1 °C pour IN6. Avant la version 2.6.0, la température de la jonction froide était assimilée à la température interne de l’appareil ; après la mise à jour, les mesures diminuent donc de la valeur de correction.

Les valeurs par défaut ont été déterminées avec un montage vertical sur rail DIN, 15 minutes après la mise sous tension, sous 24 V et avec la mesure de courant désactivée sur les canaux voisins. L’orientation de l’appareil, la circulation d’air et les modes des canaux voisins peuvent modifier l’écart de température.

Réglage de la correction

Pour chaque canal, réglez la correction dans l’interface web avec le paramètre Correction de température de la jonction froide (°C) dans les réglages du canal P pour le mode thermocouple de type K, ou via le registre Modbus 0xX412. La plage de réglage est de −10 à 10 °C.

1. Installez l’appareil dans sa position de fonctionnement et raccordez le thermocouple à l’entrée requise.
2. Placez la jonction chaude près d’un thermomètre de référence, à au moins 0,5 m de l’appareil.
3. Faites fonctionner l’appareil dans sa configuration normale, y compris avec les modes requis des canaux voisins, puis attendez au moins 30 minutes.
4. Comparez la mesure du canal au thermomètre de référence. Si elle est supérieure de ΔT, augmentez la correction de ΔT ; si elle est inférieure, diminuez-la.

Jonction froide déportée

Si les conditions changent continuellement ou si une précision meilleure que ±1 °C est requise, déportez la jonction froide vers un emplacement de température stable et connue :

1. Prolongez les deux fils du thermocouple avec des fils en cuivre d’au moins 10 cm. Réalisez les deux jonctions côte à côte, au même endroit et loin des appareils chauffants.
2. Installez un capteur de température de référence au niveau des jonctions, par exemple un DS18B20 sur le bus 1-Wire du contrôleur ou un Pt100 sur un canal libre du WB-MAI6.
3. Réglez la correction de ce canal sur 0 et recalculez la mesure : soustrayez de la mesure du thermocouple la différence entre le canal Température interne et le capteur de référence.

Utilisation de capteurs de courant à effet Hall

Pour les instructions d’installation, consultez la documentation du capteur HSTS016L.

Sélectionnez d’abord le mode de l’entrée du WB-MAI6 raccordée au capteur : Hall-effect current sensor (2.5 V ±0.625 V), single-ended connection et configurez :

• Rated current (A) — le courant nominal indiqué dans la documentation du capteur.
• Zero offset (A) — saisissez 0.
• Cliquez sur Save en haut à gauche de la page.

Lisez ensuite la mesure du capteur sans conducteur le traversant, ou avec un courant nul dans le circuit mesuré, puis :

• Ouvrez les paramètres de l’appareil.
• Saisissez la valeur mesurée dans Zero offset (A)en inversant son signe.
• Cliquez sur Save en haut à gauche de la page.

• Configuration d’un capteur de courant à effet Hall
• 
  Schéma de raccordement, figure 5
• 
  Paramètres des canaux du WB-MAI6
• 
  Mesure du décalage de zéro
• 
  Réglage du décalage de zéro

Mesure de tension différentielle

Certaines mesures concernent une source flottante, dont aucun fil de signal n’est référencé à la masse, par exemple les capteurs standard −50…50 mV ou −2…+2 V.

Utilisez le mode différentiel du WB-MAI6 pour ces signaux.

Le mode différentiel mesure la différence de potentiel entre N et P. Les potentiels de INxP et INxN par rapport à iGND doivent rester dans la plage 0–5 V ; sinon, le capteur doit être flottant par rapport à iGND.

Le câble de raccordement de la source ne doit pas dépasser 10 m.

La résistance d’entrée est légèrement supérieure à 1 MΩ. Pour des mesures précises, la résistance de la source doit être au moins deux ordres de grandeur plus faible.

Si le capteur nécessite une alimentation externe, utilisez la sortie du module, jusqu’à 150 mA.

• Paramètres de mesure différentielle
• 
  Schéma de raccordement, figure 6
• 
  Paramètres des canaux du WB-MAI6

Mesure de tension différentielle avec WB-VDIV

Disponible à partir du micrologiciel 2.4.0 Le WB-MAI6 équipé du diviseur WB-VDIV peut mesurer des tensions différentielles de P à N de −30 V à +30 V. Sélectionnez Mesure de tension différentielle avec WB-VDIV. Cela est utile, par exemple, pour les éléments individuels d’un bloc-batterie, comme illustré ci-dessous. Bien que la mesure soit différentielle, un diviseur intervient : reliez iGND à la masse de la ou des sources et maintenez la tension totale des sources à 60 V ou moins. Des fusibles sont recommandés pour les mesures sur les éléments de batterie.

• Câblage de mesure différentielle avec WB-VDIV
• 
  Schéma de raccordement

Mesure de tension avec un diviseur externe

Pour des tensions plus élevées, la mesure de tension différentielle à partir du micrologiciel 2.4.0, ou une résistance d’entrée plus élevée au-delà de 4.5 V, utilisez un diviseur externe tel que WB-VDIV.

Un diviseur personnalisé à deux résistances peut également être utilisé. Le WB-MAI6 propose le mode Positive voltage measurement with a custom external divider. Réalisez le diviseur comme indiqué, sélectionnez ce mode et saisissez R1 et R2 en kΩ.

Respectez les recommandations suivantes pour choisir les résistances du diviseur :

• la sortie du diviseur ne doit pas dépasser 4.5 V ; maintenez-la idéalement à 2 V ou moins pour une meilleure précision. Vers 4.6 V, le WB-MAI6 active son diviseur interne, ce qui entraîne des mesures incorrectes ;
• ne choisissez pas pour la résistance inférieure R2 une valeur sensiblement supérieure à 10 kΩ. Malgré l’impédance d’entrée élevée, la commutation interne des canaux peut affecter la précision avec de fortes valeurs de R2 ;
• tenez compte de la tolérance des résistances, des conditions de fonctionnement et du coefficient de température lorsque la précision est importante ;
• pour les tensions élevées, choisissez également R1 selon sa tension nominale et sa puissance dissipable ;
• le mode accepte des réglages de résistance de 0.1 kΩ à 1 MΩ. Des résistances plus grandes peuvent être représentées par des valeurs dans cette plage donnant le même rapport. Pour un diviseur 10 MΩ / 10 kΩ, de rapport 1001, saisissez 1000 kΩ et 1 kΩ afin d’obtenir des mesures correctes.

• Utilisation d’un diviseur de tension externe
• 
  Schéma de raccordement
• 
  Configuration d’un canal WB-MAI6 pour un diviseur personnalisé
• 
  Configuration d’un canal WB-MAI6 pour WB-VDIV

Fonctionnement Modbus

Les appareils Wiren Board utilisent Modbus RTU. La connexion physique utilise l’interface RS-485.

. Toutes les principales commandes de lecture et d’écriture d’un ou de plusieurs registres sont prises en charge. Consultez la liste dans la description du protocole Modbus.

Le module peut être configuré :

• dans l’interface web du contrôleur Wiren Board ;
• à l’aide du configurateur web des appareils Wiren Board;
• à l’aide de logiciels tiers.

Paramètres du port par défaut

Dans le micrologiciel actuel, le réglage Bits d’arrêt est facultatif : l’appareil fonctionne aussi correctement lorsque son nombre de bits d’arrêt diffère de celui du maître Modbus.

Pour une réponse plus rapide, nous recommandons d’augmenter le débit à 115200 bit/s; voir Réglage des paramètres de communication

Adresse Modbus

Chaque appareil du bus doit avoir une adresse unique comprise entre 1 et 247. L’adresse attribuée en usine figure sur les étiquettes du boîtier (couvercle supérieur, côté ou dessous). Les appareils d’un même lot de production reçoivent des adresses différentes ; ceux d’une même commande auront donc généralement des adresses différentes.

Pour savoir comment rechercher, modifier ou réinitialiser l’adresse, voir Adresse Modbus d’un appareil Wiren Board.

Extension Fast Modbus

Fast Modbus étend le Modbus standard avec une détection rapide des appareils Wiren Board sur RS-485 et l’interrogation des événements.

Ces fonctions sont activées par une commande spéciale du maître ; les appareils Wiren Board restent donc compatibles avec les équipements tiers.

Tous les registres ne prennent pas en charge la génération d’événements. Consultez la table des registres : les registres compatibles sont marqués ⚡. Voir Fast Modbus.

Table des registres

Registres Modbus, modes de fonctionnement et types de capteurs standard

Mises à jour du micrologiciel et réinitialisation des paramètres

Les appareils Wiren Board prennent en charge les mises à jour du micrologiciel via Modbus. Cela permet de corriger les défauts sur le site d’installation et, lorsque c’est techniquement possible, d’ajouter des fonctions. Les paramètres enregistrés dans l’appareil sont conservés lors d’une mise à jour du micrologiciel.

Instructions :

• Mise à jour du micrologiciel ()
• Réinitialisation des paramètres
• Réglage des paramètres de connexion
• Adresse Modbus : recherche, réinitialisation ou modification
• Mise à jour du chargeur d’amorçage

Les nouvelles versions du micrologiciel figurent dans le journal des modifications du micrologiciel.

Problèmes connus

Problèmes connus

Révisions matérielles

Historique des révisions

Images et plans de l’appareil

CorelDRAW 2018 (police : Ubuntu) : Fichier : WB-Library.cdr.zip

Visio :

1. Appareils Wiren Board : Fichier : WB-Visio-Lib.zip.
2. Boîtiers, disjoncteurs, contacteurs et autres symboles tiers.

SVG : Fichier : WB-Library.svg.zip

Plan coté du module (DXF) : Fichier : WB-MAI6.dxf.zip

Plan coté du module (PDF) : Fichier : WB-MAI6.dxf.pdf

Modèle 3D STEP : Fichier : WB-MAI6.step.zip

Bibliothèque de symboles de schémas AutoCAD Electrical: Fichier : Wirenboard-AE-base.zip

• 
  WB-MAI6
• 
  WB-MAI6 PCB
• 
  WB-MAI6 PCB
• 
  Dimensions hors tout