Conversione e scalatura dei sensori

Descrizione

Questo articolo presenta le formule per convertire i segnali misurati dei sensori in unità fisiche, una funzione disponibile in WB-MAI6 e WB-MAI2-mini/CC v.3. Spiega inoltre come adeguare i limiti inferiore e superiore per campi di segnale non standard dei sensori.

Termini e definizioni

• Valore minimo (S_min) e massimo (S_max) del segnale del sensore, ad esempio 0–20 mA;
• Segnale misurato (S) del sensore;
• Valore minimo (P_min), massima (P_max) e calcolata (P) della grandezza fisica misurata dal sensore. I valori minimo e massimo definiscono il campo di misura e sono specificati nella documentazione del sensore.
  • P = P_min + (S - S_min) * K.
• Fattore di conversione (K), rapporto tra il campo della grandezza fisica e il campo del segnale: unità fisiche per unità di segnale.
  • K = (P_max - P_min) / (S_max - S_min).

Conversione di un segnale del sensore in unità fisiche

Si consideri un sensore di temperatura 4–20 mA con campo da −40 a +80 °C. Calcolare la temperatura a 12 mA.

Dati:

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

Soluzione:

• Fattore di conversione: K = (P_max - P_min) / (S_max - S_min) = (80 − (−40)) / (20 − 4) = 120 / 16 = 7.5 °C/mA;
• Grandezza fisica: P = P_min + (S - S_min) * K = (-40) + (12 - 4) * 7.5 = 20 °C.

Limiti del campo per segnali non standard dei sensori

Per convertire segnali analogici standard in unità fisiche, i moduli WB-MAI6 e WB-MAI2-mini/CC v.3 utilizzano i parametri Lower e Upper range limit, corrispondenti al valore minimo (P_min) e massimo (P_max) della grandezza fisica misurata dal sensore.

Per un segnale non standard, ad esempio 1.6–19.4 mA, la selezione del campo 0–20 mA nel template produce una conversione errata. Calcolare i valori fisici corrispondenti a 0 mA e 20 mAe inserirli nei rispettivi parametri Lower e Upper range limit.

Si consideri un sensore di temperatura con uscita 6–19 mA e campo da −40 a +80 °C. Il template è impostato sulla misura 4–20 mA. Calcolare i valori fisici corrispondenti a 4 mA e 20 mA.

Dati:

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

Soluzione:

• Fattore di conversione: K = (P_max - P_min) / (S_max - S_min) = (80 − (−40)) / (19 − 6) = 120 / 13 = 9.23 °C/mA;
• Grandezza fisica al limite inferiore del campo: P₁ = P_min + (S₁ - S_min) * K = (-40) + (4 - 6) * 9.23 = (-40) + (-18.46) = -58.46 °C.
• Grandezza fisica al limite superiore del campo: P₂ = P_min + (S₂ - S_min) * K = (-40) + (20 - 6) * 9.23 = (-40) + 129.22 = 89.22 °C.

Collegamenti utili

• Discussione della community Offset dello zero di WB-MAI6
• Discussione della community Scalatura dei valori MAI6.