SIEMENS/MOORE 16169-31誤差分析和性能優(yōu)化

　　+25°C下變送器誤差

　　表1所示為+25°C時4–20mA電流環(huán)路中的無源元件和VREF的誤差分析，數(shù)據(jù)基于式8。該表可供下載，建議設計者利用數(shù)據(jù)表進行結果分析，找到4mA、20mA及24mA IOUT的對應編碼。

　　因此，如果R3電阻為1%容限的2MΩ標準電阻，將U1 DAC設置為2682十進制碼，那么得到的初始環(huán)路電流為4.00015mA。注意，由于高分辨率U1 DAC校準消除了個體元件的誤差，計算得到的總誤差遠遠小于個體元件的容限。

　SIEMENS/MOORE 16169-31電流環(huán)變送器的有效位數(shù)（ENOB）計算如下：

　?。ㄊ?）

　　根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)，ENOB等于15.56位。所以，總分辨率誤差小于0.5位允許自動校準，也可節(jié)省昂貴的精密元件數(shù)量。

　　表1所選電阻覆蓋了3.2mA至24.6mA電流環(huán)動態(tài)范圍。R1、R2、R3和RSENSE的不同組合可縮小動態(tài)范圍，應密切注意每個電阻的溫度系數(shù)（TC）。

　　變送器溫度漂移誤差分析

　　SIEMENS/MOORE 16169-31利用下式計算zui小和zui大電阻偏移：

?。ㄊ?0）

　（式11）

　　式中，TC為溫度系數(shù)，單位為ppm/°C；ΔT為總溫度范圍145°C。

　　從表2可知，當R1、R2、R3和RSENSE的溫度系數(shù)取以下值時，得到的誤差為0.05% FS。

　　R1 = 287kΩ ±0.1%，10ppm/°C

　　R2 = 24.9kΩ ±0.1%，25ppm/°C

　　R3 = 2MΩ ±1%，100ppm/°C

　　RSENSE = 10Ω ±0.1%，10ppm/°C

　　注意，總誤差為每個誤差源的平方和的平方根：元件容限、元件溫度系數(shù)、測量值等。

　　如果智能傳感器的耗流超過3.4mA，則不能用于環(huán)路供電的2線變送器。例如，當微控制器或ADC的耗流超過3mA，或者檢測元件需要較高供電電流來提高動態(tài)范圍和/或分辨率時，就會發(fā)生這種情況。此時，額外的電流必須通過附加的第三根線。SIEMENS/MOORE 16169-31可改進這種配置（稱為3線發(fā)送器），如圖2所示，該設計使其成為通用的2線或3線智能傳感器變送器。

　　圖2. 通用2線或3線智能變送器框圖。

　　圖2中的U5運算放大器和Q3緩沖器監(jiān)測虛地，SIEMENS/MOORE 16169-31持續(xù)維持智能變送器的公共端，使其保持在U4輸出的恒定電壓。U5運算放大器必須能夠支持12Vzui大供電電壓，PLC RLOAD/檢測電阻值高達250Ω。C8和R8負反饋網(wǎng)絡穩(wěn)定環(huán)路電流，以及確保正常預期條件下的穩(wěn)定性。

Siemens Simatic S7 Panel PP17-I 6AV3688-3CD13-0?AX0

Siemens Simatic S7 SM421 6ES7421-1BL00-0?AA0 St. 03

Siemens Simatic S7 SM422 6ES7422-1BL00-0?AA0 Stand 03

SEW Eurodrive MOVITRAC 31C005-503-4-20 0,5kW

SEW Eurodrive MOVIDRIVE MDS60A0055-5A3-?4-00 5,5kW 

FANUC Cable Linear Scale Kabel LX660-4077-T229?/L2R003