Wasco Exdul-392e User manual

Handbuch

wasco®

user‘s guide

wasco®

EXDUL-392E

EDP-No: A-382220

4 A/D inputs 16-bit (single ended) or

2 A/D inputs16 Bit (differential)

2 current A/D inputs15 Bit

1 optocoupler isolated digital input

1 optocoupler isolated digital output

3 temperature measuring units

1 counter 32 bit

LCD display (EXDUL-392E only

EXDUL-392S

EDP-No: 382210

EXDUL-392E

EDV-Nr.: A-382220

EXDUL-392S

EDV-Nr.: A-382210

4 A/D-Eingänge 16 Bit (single-ended) oder

2 A/D-Eingänge 16 Bit (differentiell)

2 Strom A/D-Eingänge 15-bit

1 Eingang über Optokoppler

1 Ausgang über Optokoppler

3 Temperaturmesseinheiten

1 Zähler 32 Bit

LCD-Anzeige (nur EXDUL-392E)

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darf diese Dokumentation in keinerlei Form vervielfältigt werden.

Geschützte Warenzeichen

Windows®, Visual Basic®, Visual C++®, Visual C#®sind eingetragene

Warenzeichen von Microsoft.

wasco®ist ein eingetragenes Warenzeichen.

EXDUL®ist ein eingetragenes Warenzeichen.

Haftungsbeschränkung

Die Firma Messcomp Datentechnik GmbH haftet für keinerlei durch den

GebrauchdesMultifunktionsmodulsEXDUL-392unddieserDokumentation

direkt oder indirekt entstandenen Schäden.

Wichtiger Hinweis:

Dieses Handbuch wurde für die Module EXDUL-392E und EXDUL-392S

erstellt. Das EXDUL-392E bietet zusätzlich eine LCD-Anzeige, alle wei-

terenFunktionenderModulesindidentisch.FürdasEXDUL-392Ssinddie

Befehle und Funktionen, die das Display betreffen, nicht zutreffend.

This documentation is copyright by Messcomp Datentechnik GmbH. All

rights are reserved.

Messcomp Datentechnik GmbH reserves the right to modify the products

described in this manual at any time and without preannouncement.

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or transmitted in any way without prior written consent of Messcomp

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Windows®, Visual Basic®, Visual C++®, Visual C#®are registered trade-

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wasco®is registered trademark.

EXDUL®is registered trademark.

Disclaimer

Theinformation inthis manualis intendedto beaccurate andreliable. The

companyMesscompDatentechnikGmbHdoesnotassumeanyliabilityfor

anydamagesarisingoutoftheuseoftheA/DconvertermoduleEXDUL-392

and this documentation, neither for direct nor indirect damages.

Important Information:

ThismanualwasmadeupforthemodulesEXDUL-392EandEXDUL-392S.

EXDUL-392E additionally provides an LCD display, all other functions

are exactly the same. For the EXDUL-392S all commands and functions

concerning the LCD display are not applicable.

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Table of Contents Inhaltsverzeichnis

1. Introduction.......................................................................................5

2. Connection Terminals......................................................................6

2.1 Terminal Assignments of CN1 ...............................................................................6

3. System Components........................................................................7

3.1 Block Diagram EXDUL-392E.................................................................................7

3.2 Block Diagram EXDUL-392S.................................................................................8

3.3 A/D Inputs Voltage.................................................................................................9

3.4 A/D Inputs Current.................................................................................................9

3.5 Optocoupler Input..................................................................................................9

3.6 Digital Output Optocoupler Isolated.....................................................................10

3.7 Counter................................................................................................................10

3.8 Temperature Measuring Units .............................................................................10

3.9 LCD Display (EXDUL-392E only)........................................................................10

4. Commissioning ..............................................................................11

4.1 Connecting to a USB Port ..................................................................................11

4.2 Power Supply via USB Port.................................................................................11

4.3 External Power Supply........................................................................................11

4.4 LCD Display during Commissioning (EXDUL-392E only) ...................................11

4.5 LCD display during operating (EXDUL-392E only)..............................................12

5. A/D Inputs Measuring Current or Voltage ....................................13

5.1 Voltage Measurement..........................................................................................13

5.2 Current Measurement..........................................................................................18

5.3 Modes of Measurements.....................................................................................19

6. 3 Temperature Measurement Units PT100 ...................................21

6.1 Circuitry ...............................................................................................................21

6.2 Measurement Options.........................................................................................22

6.3 Error Detection ....................................................................................................22

7. One Optocoupler Input ..................................................................24

7.1 Pin assignment of the input optocoupler .............................................................24

7.2 Input Circuitry ......................................................................................................25

7.3 Input Current........................................................................................................25

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8. One Optically Isolated Output........................................................26

8.1 Pin assignment of the output optocoupler...........................................................26

8.2 Optocoupler specications ..................................................................................26

8.3 Output circuitry ....................................................................................................26

9. Installation of the Windows®Drivers............................................27

10. Programming on Windows® .................................................................................................... 28

10.1 Introduction........................................................................................................28

10.2 Communication with EXDUL-392......................................................................28

10.3 Windows®Functions for Programming..............................................................29

10.4 Register HW Identication and Serial Number..................................................29

10.5 Memory Spaces UserA, UserB, UserLCD1m* and UserLCD2m*.....................30

10.6 Display Register UserLCD-line1*, UserLCD-line2* and LCD Contrast*............30

10.7 Command and Data Format..............................................................................31

10.8 Command Overview..........................................................................................31

10.9 Structure of Commands.....................................................................................32

11. Specications ...............................................................................60

12. Circuitry Examples.......................................................................62

12.1 Wiring of the Optocoupler Input.........................................................................62

12.1 Beschaltung des Optokoppler-Eingangs...........................................................62

12.2 Wiring of the Optocoupler Output......................................................................63

12.3 Wiring of the A/D Inputs single ended (voltage) ................................................64

12.4 Wiring of the A/D Inputs differential (voltage)....................................................65

12.5 Wiring of the A/D Inputs current measurement..................................................66

12.6 Wiring of the A/D Inputs Voltage or Current Measurement................................67

13. ASCII Table.....................................................................................68

14. Product Liability Act.....................................................................71

15. CE Declaration of Conformity .....................................................73

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1. Introduction 1. Produktbeschreibung

Das EXDUL-392 verfügt über vier massebezogene oder zwei

differentielle 16-Bit A/D-Spannungs-Eingangskanäle mit bipolaren

Eingangsspannungsbereichen (+/-0,63 V, +/-1,27 V, +/-2.55V, +/-5.1

V, +/-10.2 V), sowie über 2 bipolare Stromeingänge (+/-20mA), welche

auf 4..20mA abgeglichen sind. Für die Temperaturmessungen mit

PT100-Sensoren besitzt das Modul 3 Messeinheiten mit jeweils eigener

Stromquelle und Messeingängen. Die Wandlungsauslösung inklusive

der damit verbundenen Konguration der A/D-Komponenten (Bereich-/

Kanalauswahl) erfolgt per Software-Befehl. Zusätzlich verfügt das Modul

übereinendigitalenEingangundeinendigitalenAusgangmitgalvanischer

Trennung über hochwertige Optokoppler und zusätzlichen Schutzdioden.

DerOptokopplereingangkannbeiBedarfals32-Bit-Zählereingangprogram-

miertundgenutztwerden.SpezielleleistungsfähigeAusgangsoptokoppler

bewältigen einen Schaltstrom von bis zu 150 mA.

Die programmierbare LCD-Anzeige beim EXDUL-392E ermöglicht die

Darstellung von digitalen und analogen I/O-Statusinformationen oder

programmierbaren anwenderspezischen Daten.

Über USB oder eine externe Spannungquelle wird das Modul mit

der notwendigen Betriebsspannung versorgt. Die Anschlüsse für die

Spannungsversorgung sind wie die Anschlüsse des Eingangs- und

Ausgangsoptokopplers einer 24poligen Schraubklemmleiste zugeführt.

DaskompakteGehäuseerlaubtdenEinsatzalsmobilesModulamNotebook

sowie als Steuermodul im Steuerungs- und Maschinenbau mit einfacher

Wandmontage oder unkomplizierter Montage auf DIN EN-Tragschienen.

EXDUL-392provideseitherfourgroundreferencedortwodifferential16-bit

A/D input channels and two bipolar current inputs (+/-20mA), which are

calibrated to 4..20mA. You can adjust several bipolar input voltage ranges

(+/-0.63 V, +/-1.27 V, +/-2.55 V, +/-5.1 V, +/-10.2 V). For temperature mea-

surementswithPT100sensors,themodulefeaturesthreemeasuringunits,

each with its own current source and measuring inputs.The conversion

process including the associated conguration of the A/D components

(selection of range and channel) is triggered by software commands.

Additionally the module provides one digital input and one digital output

galvanically opto-isolated by high-quality optocouplers and additional

protection diodes. If necessary, the optocoupler input can be programmed

andused asacounter input.Specialhigh poweroutputoptocouplers cope

with a switching current up to 150 mA.

The programmable LCD display of the EXDUL-392E shows either digital

or analog I/O status information or programmable user-specic data.

The module is powered with the necessary operating voltage by USB or

byan externalpowersupply.The moduleprovidesa 24-pinscrew terminal

block for connecting the external power supply as well as the input and

output optocoupler.

The compact casing enables the module to be used as a portable device

withanotebook.Formechanicalorcontrolengineeringitcanalsobeeasily

wall mounted or attached to DIN mounting rail.

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2. Connection Terminals

2.1 Terminal Assignments of CN1

Vcc_EXT:

Connector for external voltage source

GND_EXT:

Ground connection when using external voltage source

2. Anschlussklemmen

Vcc_EXT:

Anschlussklemme für externe Versorgungsspannung

GND_EXT:

Masse-Anschluss bei Verwendung einer externen Versorgungsspannung

2.1 Klemmenbelegung von CN1

AINU0+

AINU2+

AINI0+

AINI1+

RTDIN2+

AGND

DOUT0+

DIN0+

Vcc_EXT

AINU1+

AINU3+

AINI0-

AINI1-

FORCE0+

FORCE2-

DOUT0-

DIN0-

GND_EXT

FORCE0-

RTDIN1+

RTDIN0+

FORCE1+

FORCE1-

FORCE2+

AINU0+

AINU2+

AINI0+

AINI1+

RTDIN2+

AGND

DOUT0+

DIN0+

Vcc_EXT

AINU1+

AINU3+

AINI0-

AINI1-

FORCE0+

FORCE2-

DOUT0-

DIN0-

GND_EXT

FORCE0-

RTDIN1+

RTDIN0+

FORCE1+

FORCE1-

FORCE2+

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3.1 Block Diagram EXDUL-392E

3. System Components

FIFO

24pin Screw Terminal

GND

Controller

USB Connector

ext. Vcc +10V...+30V

GND

+5V

Optocoupler Output

DOUT

OUT

Optocoupler Input

DIN

16 Bit A/D Converter

Voltage Measurement

AINU0 - AINU3

Counter

16 Bit A/D Converter

Current Measurement

AINI0 - AINI1

PT100

Temperature Measurement

TIN0 ... TIN2

Display

3.1 Blockschaltbild EXDUL-392E

3. Systemkomponenten

Fig. 3.1 Block diagram EXDUL-392E Grak 3.1 Blockschaltbild EXDUL-392E

FIFO

24polige Schraubklemmleiste

GND

Controller

USB Connector

ext. Vcc +10V...+30V

GND

+5V

Optokopplerausgang

DOUT

OUT

Optokopplereingang

DIN

16 Bit A/D-Wandler

Spannungsmessung

AINU0 - AINU3

Zähler

Display

16 Bit A/D-Wandler

Strommessung

AINI0 - AINI1

PT100

Temperaturmessung

TIN0 ... TIN2

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3.2 Block Diagram EXDUL-392S

FIFO

24pin Screw Terminal

GND

Controller

USB Connector

ext. Vcc +10V...+30V

GND

+5V

Optocoupler Output

DOUT

OUT

Optocoupler Input

DIN

16 Bit A/D Converter

Voltage Measurement

AINU0 - AINU3

Counter

16 Bit A/D Converter

Current Measurement

AINI0 - AINI1

PT100

Temperature Measurement

TIN0 ... TIN2

3.2 Blockschaltbild EXDUL-392S

Fig. 3.2 Block diagram EXDUL-392S Grak 3.2 Blockschaltbild EXDUL-392S

FIFO

24polige Schraubklemmleiste

GND

Controller

USB Connector

ext. Vcc +10V...+30V

GND

+5V

Optokopplerausgang

DOUT

OUT

Optokopplereingang

DIN

16 Bit A/D-Wandler

Spannungsmessung

AINU0 - AINU3

Zähler

16 Bit A/D-Wandler

Strommessung

AINI0 - AINI1

PT100

Temperaturmessung

TIN0 ... TIN2

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3.3 A/D-Eingänge Spannung

4 Eingänge single-ended (se)

oder 4 Eingänge differentiell (diff)

oder kombiniert se/diff per SW wählbar

Auösung: 16 Bit

Eingangsspannungsbereich bipolar

+/-0,63 Volt, +/-1,27 Volt, +/-2,55 Volt, +/-5.1 Volt, +/-10.2 Volt

FIFO: 10000 Messwerte

Eingangswiderstand: 500 MΩ

Überspannungsschutz: 50V

max. Abtastrate: 100kHz

3.4 A/D-Eingänge Strom

2 Eingänge

Auösung 15 Bit

Messbereich +/-20mA

Abgeglichen auf 4..20mA

Eingangswiderstand 120Ω

FIFO: 10000 Messwerte

max. Abtastrate: 100kHz

3.5 Digitaler Eingang über Optokoppler

1 bipolarer Kanal

Überspannungsschutz-Dioden

Eingangsspannungsbereich

high = 10..30 Volt

low = 0..3 Volt

3.3 A/D Inputs Voltage

4 inputs single-ended (se)

or 2 inputs differential (diff)

or combined se/diff software-selectable

Resolution: 16 bit

Input voltage ranges bipolar:

+/-0.63 V, +/-1.27 V, +/-2.55 V, +/-5.1 V, +/-10.2 V,

+/-20.4 V (differential inputs only)

FIFO: 10,000 measuring values

Input resistance: > 500 MΩ

Over voltage protection: 50V

Sampling rate: max 100 kHz

3.4 A/D Inputs Current

2 inputs

Resolution: 15 bit

Measuring range +/- 20mA

Calibrated to 4..20mA

Input resistance: 120 MΩ

FIFO: 10,000 measuring values

Sampling rate: max 100 kHz

3.5 Optocoupler Input

1 bipolar channel

Over voltage protection diodes

Input voltage range

high = 10..30 Volt

low = 0..3 Volt

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3.6 Digitaler Ausgang über Optokoppler

1 Kanal

Leistungsoptokoppler

Verpolungsschutz-Dioden

Ausgangsstrom: max. 150 mA

Spannung-CE: max. 50 V

3.7 Zähler

1 programmierbarer Zähler 32 Bit (belegt den Optokoppler-Eingang)

Zählfrequenz: max. 5 kHz

3.8 3 Temperaturmesseinheiten PT100

3-Leiteranschluss

3.9 LCD Anzeige (nur EXDUL-392E)

Matrixanzeigemit 2Zeilen und16 Spaltenzur Darstellungvon 16Zeichen

je Zeile

Programmierbar zur Darstellung anwendungsspezischer Daten oder als

I/O-Zustandsanzeige

3.6 Digital Output Optocoupler Isolated

1 channel

High capacity optocoupler

Reverse polarity protection

Output current: max. 150 mA

Switching voltage: max. 50 V

3.7 Counter

1 programmable counter 32 bit (allocated to the optocoupler input)

Counting frequency: max. 5 kHz

3.8 Temperature Measuring Units

3-wire sensing

3.9 LCD Display (EXDUL-392E only)

Matrix display with 2 lines and 16 columns displaying 16 characters each

line

Programmable to display customized data or I/O state

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4. Commissioning 4. Inbetriebnahme

DerPC-Anschluss erfolgteinfach undunkompliziert Plug&Play übereine

USB-Schnittstelle.ÜberUSBodereineexterneSpannungsquellewirddas

Modul mit der notwendigen Betriebsspannung versorgt.

4.1 Anschluss an einen USB-Port

Das EXDUL-392E / EXDUL-392S verfügt über ein USB 2.0 Interface und

wird über die beiliegende USB-Anschlussleitung direkt an einen PC oder

an einen USB-Hub angeschlossen. Der Anschluss erfolgt hotpluggable,

d.h. das Modul ist auch im laufenden Betrieb anschließbar.

4.2 Spannungsversorgung über den USB-Port

DasModulEXDUL-392kannbeiBedarfohneEinschränkungenausschließ-

lichüberdie USB-Schnittstelleversorgt werden.Dafür musssichergestellt

werden, dass der PC über das USB-Interface 500mA liefern kann.

4.3 Spannungsversorgung über externe Spannungsquelle

Die Firmware des EXDUL-392E / EXDUL-392S erkennt selbständig die

Spannungsversorgung über eine externe Spannungsquelle. Wird an

den Klemmen Vcc_EXT und GND_EXT (siehe Klemmenbelegung) eine

Spannung von +10 V...+30 V DC angelegt, schaltet das Modul sofort auf

Betriebsspannung„extern“um.DieSpannungsversorgungüberdenUSB-

Port wird automatisch unterbrochen.

Achtung: Die Spannungsversorgung des Moduls darf während des Betriebs

nicht mehr gewechselt werden!

4.4 LCD-Anzeige während der Inbetriebnahme (nur EXDUL-392E)

Während der Inbetriebnahme bzw. Start des Moduls erscheint im Display

eine Infoanzeige in Form des Modulnamens. Nach fünf Sekunden wird

der Modulname je nach LCD-Anzeigen-Konguration entweder durch die

I/O-Statusanzeige oder UserLCD-Anzeige ersetzt.

ConnectingtoacomputerismadesimpleanduncomplicatedinaPlug-and-

Play manner via USB interface. The module is powered with the required

operating voltage via USB port or via an external voltage source.

4.1 Connecting to a USB Port

TheEXDUL-392E/EXDUL-392SprovidesaUSB2.0interfaceandcanbe

connecteddirectlytothecomputerortoaUSBhubusingtheenclosedUSB

connecting cable. The connection supports hot-plug function, that means,

it is possible to connect the module even during the system is operating.

4.2 Power Supply via USB Port

If required, it is possible to power the module EXDUL-392 via the USB

port exclusively without limitations. For this, it must be ensured that the

computer is able to supply 500mA via the USB interface.

4.3 External Power Supply

EXDUL-392E / EXDUL-392S rmware automatically detects when an

external voltage source is connected. Applying a voltage between +10V

and +30 V across Vcc_EXT and GND_EXT (see gure terminal assign-

ments) immediately causes the device to switch to „external“ source. The

power supply from the USB port is automatically interrupted.

Attention: You must not change the mode of power supply during

operation!

4.4 LCD Display during Commissioning (EXDUL-392E only)

During commissioning or at start of the module, the display shows an

information representing the module name. After 5 seconds, the module

name is replaced by either by I/O status display or UserLCD display,

depending on the LCD display conguration.

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4.5 LCD-Anzeige während des Betriebs (nur EXDUL-392E)

Bei der Inbetriebnahme des Moduls schaltet das Display nach ca.

fünf Sekunden, je nach Einstellung, von der Infoanzeige in die I/O-

Statusanzeige oder die UserLCD-Anzeige. Während der I/O-Anzeige

werden in Zeile1 die aktuellen Zustände der Eingänge, in Zeile2 die

ZuständederAusgängeangezeigt.FallsbeimletztenBetriebdesModuls

mitvorgesehenemBefehlderUserLCD-Modusaktiviertwurde,erscheint

anstellederI/O-StatusanzeigedieUserLCD-AnzeigemitdenWertenaus

den Speicherbereichen UserLCD1m und UserLCD2m. Die Daten aus

denbeidenRegisternwerdensolangeangezeigt,bisneueBenutzerdaten

überUserLCD-Zeile1undUserLCD-Zeile2aufdieAnzeigegeschrieben

werden. Um einen „Screen-Burn“ zu vermeiden, wechselt die Anzeige

im laufenden Betrieb etwa jede Minute für ca. fünf Sekunden von der

I/O-Statusanzeige oder UserLCD-Anzeige in die Infoanzeige.

4.5 LCD display during operating (EXDUL-392E only)

Starting the module the display switches from the info display to the

digital I/O status display or the UserLCD display after approx. ve se-

conds depending on the LCD display conguration. When I/O status

display is selected, line1 shows the current input states, line2 the out-

put states. If the UserLCD modus was activated by calling the intended

command before the last shutdown of the system, the values from the

memory areas UserLCD1m and UserLCD2m are shown instead of the

I/O status display. Data from both of the registers are displayed until

new user data is written to the display UserLCD line1 and UserLCD

line2. To avoid „screen-burn“ while in operation the display switches

from I/O status or UserLCD display to info display for approximately

ve seconds every minute.

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5. A/D Inputs Measuring Current or Voltage

The EXDUL-392 provides 4 multiplexed single ended or 2 differential

16-bitA/D input channels with programmable input voltage range and two

16-bit A/D current input channels. When the conversion is triggered, the

computer will transfer conguration data for conversion (channel, range)

in the form of two bytes. After error corrections (such as offset errors) the

moduletransmitsthe measuredvalue transformedin avoltage valuein µV

or a current value in µA resp. as a response or stores it in a FIFO.

5.1 Voltage Measurement

For measuring the voltage, the module features up to four input channels

with adjustable input voltage ranges and measurement modes.

5.1.1 Single-ended operation

Insingleendedoperationmode,amaximumof4inputchannelsareavailable.

All input voltage ranges are measured against the ground (ADGND) of the

A/D components (see gure 5.1). Find a more detailed description of the

circuitry in chapter 12.3.

As mentioned before, one byte for channel selection will be added to the

command for measuring the voltage.

Please see table 5.1 to choose the appropriate channel for each value

when single ended measuring is employed.

AINU0

AINU1

AINU2

AINU3

COM (-)

Figure 5.1 A/D converter single ended

5. A/D-Eingänge Spannung-/Strommessung

Das EXDUL-392 verfügt über 4 gemultiplexte single-ended oder 2 diffe-

rentielle 16-Bit-A/D-Spannungseingangskanäle mit programmierbarem

Eingangsspannungsbereich sowie 2 16-Bit-A/D-Stromeingangskanäle.

Die Konguration für die Wandlung (Kanal, Bereich) wird in Form von zwei

BytesmitderWandlungsauslösungdurchdenPCübergeben.DerMesswert

wirddurch dasModul nachFehlerkorrekturen (z.B.Offsetfehler)und einer

Transformation in einen Spannungswert in µV bzw. einen Stromwert in µA

als Antwort übermittelt oder in ein FIFO abgelegt.

5.1 Spannungsmessung

ZurSpannungsmessungwerdenbiszu4Eingangskanälemiteinstellbaren

Eingangsspannungsbereichen und Messmodi zur Verfügung gestellt.

5.1.1 Single-ended Betrieb

Im Single-Ended Betrieb stehen max. 4 Eingangskanäle zur Verfügung.

Alle Eingangsspannungen werden gegen die Masse (ADGND) der A/D-

Komponenten gemessen (siehe Grak 5.1). Eine genauere Beschreibung

der Beschaltung ist in Kapitel 12.4 zu nden.

Wie zuvor erwähnt wird dem Befehl zum Messen der Spannung ein Byte

zur Kanalauswahl hinzugefügt. Welcher Wert für welchen Kanal einer

single-ended Messung verwendet werden muss, ist aus der Tabelle 5.1

zu entnehmen.

AINU0

AINU1

AINU2

AINU3

COM (-)

Grak 5.1.1 A/D-Wandler Single-ended

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So muss für eine single-ended Messung an Kanal 3 der Pluspol der

Spannungsquelle anAINU2 und der Minuspol anADGND angeschlossen

werden. Das Kanalbyte des Befehls besitzt den Wert 2dez.

5.1.2 Differenz-Betrieb

Im Differenz-Betrieb stehen max. 2 Eingangskanäle zur Verfügung. In der

Differenz-Betriebsart gibt es für jeden Kanal jeweils einen Plus- und einen

Minus-Eingang (siehe Grak 5.1.2-1). Bitte beachten Sie, dass für alle

KanäleebenfallseinBezugzurMasse(ADGND)hergestelltwerdenmuss.

Eine genauere Beschreibung der Beschaltung ist in Kapitel 12.5 zu nden.

DurchdieDifferenzmessungkönnenallgemeinauftretendeStörspannungen

auf beiden Signalleitungen und der Analogmasse reduziert werden.

Tabelle 5.1.1 A/D-Wandler Single-ended Messung

Kanal-Byte Single-ended Kanalauswahl

1234ADGND

0dez + -

1dez + -

2dez + -

3dez + -

AIN00 & AIN01

AIN02 & AIN03

COM

+ (-)

(-) +

+ (-)

(-) +

Tabelle 5.1.2-1 A/D-Wandler differentielle Messung

For example, for a single ended measurement of channel 3, the

positive pole of the voltage source has to be connected to AINU2

and the negative pole to ADGND. The channel byte of the command

then is 2dez.

5.1.2 Differential Operation

In differential operation mode, a maximum of 2 input channels are

available. In differential mode each channel provides one positive

and one negative input (see gure 5.1.2-1). Please note, all channels

must be referenced to ground (ADGND) as well. Find a more detailed

description of circuitry in chapter 12.4.

The differential measurement can reduce generally occurring interfe-

rence voltages on both of the signal lines and the analog ground.

Figure 5.1.2-1 A/D converter differential measurement

Table 5.1.1 A/D Converter Single-ended Measurment

Channel Byte Channel selection single ended

1234ADGND

0dez + -

1dez + -

2dez + -

3dez + -

AIN00 & AIN01

AIN02 & AIN03

COM

+ (-)

(-) +

+ (-)

(-) +

wasco®wasco®

Here too, the channel is selected via the channel byte added to the

command for measuring the voltage. You can nd the corresponding

values in following table:.

Serving as an example now the difference between

two voltages shall be measured at the inputs AINU0

and AINU1. For this you have to connect the rst

voltage to AINU0 and the second one to AINU1 (see

gure 5.1.2-2).

Now either the value 8dez (AINU0+ / AINU1-) or 9dez

(AINU0- /AINU1+, the result is a negative differential

voltage!) can be used as the channel byte.

Attention:

Make sure, that the difference between the inputs is whithin the input

voltage range.

An input voltage of +10V atAINU0 and an input voltage of -10V at AINU1

resultsina differenceof+20V,i.e. aninputvoltage range of+/-20.4V must

be selected (see chapter 5.1.4)

Fig. 5.1.2-2

Channel Byte Differential channel selection

1 2 3 4 ADGND

8dez + -

9dez - +

10dez + -

11dez - +

Table 5.1.2-2 AD converter differential measurement

Grak 5.1-2

Kanal-Byte Differentielle Kanalauswahl

1 2 3 4 ADGND

8dez + -

9dez - +

10dez + -

11dez - +

Tabelle 5.1.2-2 A/D-Wandler differentielle Messung

Auch hier ndet die Kanalauswahl über das Kanalbyte im Befehl zur

Spannungsmessung statt. Die entsprechenden Werte sind aus der fol-

genden Tabelle zu entnehmen.

Als Beispiel soll nun die Differenz zwischen zwei

Spannungen an den Eingängen AINU0 und AINU1

gemessen werden. Hierfür schließen sie die erste

Spannung an AINU0 und die zweite an AINU1 an

(siehe Grak 5.1.2).

NunkannalsKanalbyteentwederderWert8dez (AINU0+

/AINU1-)oder9dez (AINU0-/AINU1+,Ergebnisisteine

negative Differenzspannung!) verwendet werden.

Achtung:

Achten Sie darauf, dass die Differenz zwischen den Eingängen innerhalb

des Eingangsspannungsbereiches liegen muss. Eine Eingangsspannung

anAINU0von+10VundeinerEingangsspannunganAINU1von-10Vergibt

eineDifferenzvon+20V,d.h.esmusseinEingangsspannungsbereichvon

+/- 20.4V gewählt werden (siehe Kap. 5.1.4)

+10V

AINU0

AINU1

AGND

+10V

AINU0

AINU1

AGND

wasco®wasco®

5.1.3 Combination of single ended and differential measurement

If required, the measurement methods can also be varied channel by

channel as in g. 5.1.3 or even changed „on the y“ between the individual

measurements.

5.1.4 Input voltage range

To measure a voltage several input voltage ranges are available

(+/-0.63V,+/-1.27 V, +/-2.55V,+/-5.1V,+/-10.2 V).Thispermits therange

to be adjusted to the input signal, thus optimizing the measuring accuracy.

Along with the measuring command, the computer transmits a range byte

to the module to select the required voltage range.

Following the individual ranges and the corresponding byte values are

listed:

COM (-)

AINU0 & AINU1

AINU2

AINU3

Fig 5.1.3

Input Voltage Range

Byte Value Voltage

0 +/- 20.4V (differential measuring only

max +/- 10.2V → GND)

1 +/-10.2V

2 +/- 5.1V

3 +/-2,55V

4 +/-1.27V

5 +/- 0.63V

Table 5.1.4 A/D converter input voltage ranges

5.1.3 Kombination von Single-ended und Differenz Messung

Bei Bedarf können die Messvarianten wie in Grak 5.1.3 auch von Kanal

zu Kanal variiert werden oder sogar „on the y“ zwischen den einzelnen

Messungen geändert werden.

5.1.4 Eingangsspannungsbereich

FürdieSpannungsmessungstehenmehrereEingangsspannungsbereiche

zur Verfügung (+/-0.63 V, +/-1.27 V, +/-2.55 V, +/-5.1 V, +/-10.2 V). So

kann der Messbereich an das Eingangssignal angepasst und somit die

Messgenauigkeit optimiert werden. Für die Auswahl des Bereichs wird

mit dem Messbefehl durch den PC ein Bereichsbyte an das Modul mit-

gesendet. Folgend sind zu den einzelnen Bereichen die dazugehörigen

Bytewerte aufgelistet.

COM (-)

AINU0 & AINU1

AINU2

AINU3

Grak 5.1.3

Eingangsspannungsbereich

Bytewert Spannung

0 +/- 20.4V (nur bei Differenzmessung

max +/- 10.2V → GND)

1 +/-10.2V

2 +/- 5.1V

3 +/-2,55V

4 +/-1.27V

5 +/- 0.63V

Tabelle 5.1.4 A/D-Wandler Eingangsspannungsbereiche

wasco®wasco®

a) Single-Ended Measurement

AsshowninFig.5.1.4.1,whenmeasuringsin-

gle-endedtheinputsignalisreferencedtothe

ground.Themaximumorminimumvoltageto

bemeasured atavoltage rangeof+/- 10.2V

is +10.2V and -10.2V respectively.

Attention: since the maximum voltage to be measured at the analog input

(e.g. AINU0+) is 10.2V, a voltage range of +/- 20.4V is not available for a

single-ended measurement!

AIN00+

In-

ADGND

ADC

In+

+/- 10.2V

Fig 5.1.4.1

b) Differential measurement

For differential measurements, the input

voltage range used corresponds to the

maximum difference between the selected

inputs. For this, as shown in Fig. 5.1.4.2 ,

an input voltage range of +/- 0.63V can be

chosen,althoughattheinputsavoltageofupto

+/- 10.2V is applied.

When using differential measurement, in contrast to the single-ended

measurement there is also an input voltage range of +/- 20.4V.

Attention: For an input voltage range of

+/-20.4V the maximum or minimum input

voltage of +10.2V resp. -10.2V is true. Only

the difference between two inputs may be

+20.4V or -20.4V (e.g. AINU0 = +10.2V and

AINU1 = -10.2V, Vdiff = 20.4V)

AIN00

In-

ADGND

ADC

In+

+10V

AIN01

ADGND

+10.2V

Vdiff= +0.6V

+9.4V

Fig 5.1.4.2

AIN00

In-

ADC

In+

+10V

AIN01

+10.2V

Vdiff= +20V

-10V

-10.2V

Fig 5.1.4.3

a) Single-Ended Messung

Wie in Grak 5.1.4.1 gezeigt, wird bei einer

Single-Ended-MessungdasEingangssignal

im Vergleich zur Masse gemessen. Die

maximal bzw. minimal zu messende

Spannung bei einem Spannungsbereich

von +/- 10.2V beträgt +10.2V bzw. -10.2V.

Achtung: da die maximal zu messende Spannung am Analogeingang

(z.B.AINU0+) 10.2Vbeträgt,ist der Spannungsbereich+/-20.4V beieiner

Single-Ended-Messung nicht vorhanden!

AIN00+

In-

ADGND

ADC

In+

+/- 10.2V

Grak 5.1.4.1

b) Differenzmessung

Bei Differenzmessungen entspricht der

verwendete Eingangsspannungsbereich

der maximalen Eingangsdifferenz zwi-

schen den gewählten Eingängen. Dabei

kann wie in Grafik 5.1.4.2 gezeigt ein

Eingangsspannungsbereich von +/- 0.63V

gewählt werden, obwohl an den Eingängen

eine Spannung von bis zu +/- 10.2V anliegt.

Bei der Differenzmessung gibt es im Gegensatz zur Single-Ended

Messung zudem einen Eingangsspannungsbereich von +/- 20.4V.

Achtung: Für den Eingangsspannungsbereich

+/-20.4V gilt die maximale bzw. minimale

Eingangsspannungvon+10.2Vbzw.-10.2V.

Nur die Differenz zwischen zwei Eingängen

darf +20.4V bzw. -20.4V betragen.

(Z.B. AINU0 = +10.2V und AINU1 = -10.2V,

Vdiff = 20.4V)

AIN00

In-

ADGND

ADC

In+

+10V

AIN01

ADGND

+10.2V

Vdiff= +0.6V

+9.4V

Grak 5.1.4.2

AIN00

In-

ADC

In+

+10V

AIN01

+10.2V

Vdiff= +20V

-10V

-10.2V

Grak 5.1.4.3

wasco®wasco®

5.2 Current Measurement

In addition to the voltage measurement inputs, there are 2 current mea-

surement units with an input range of +/-20mA.Along with the measuring

command, the computer sends a channel byte to the module to select the

required channel (see table 5.2).

If both current and voltage shall be measured, diferential measurement is

recommended for a more accurate result.

Table 5.2 A/D converter Single-ended measurement

Channel Byte Channel selection AINIx

x + -

12dez 0 AINI0+ AINI0-

14dez 1 AINI1+ AINI1-

Circuitry:

Multiplexer

and

range selection

ADC +

AINI0+

AINI0-

AINI1+

AINI1-

AGND

Connection Terminal

Internal External

5.2 Strommessung

Neben den Spannungsmesseingängen gibt es 2 Strommesseinheiten

mit einem Eingangsbereich von +/-20mA. Die Kanalauswahl erfolgt bei

der Befehlsübergabe durch das Kanalbyte (siehe Tabelle 5.2). Werden

StromundSpannunggemessen,sowirdbeiderSpannungsmessungeine

Differenzmessung für ein genaueres Ergebnis empfohlen.

Beschaltung:

Multiplexer

und

Bereichs-

auswahl

ADC +

AINI0+

AINI0-

AINI1+

AINI1-

AGND

Anschlussklemmen

Intern Extern

Tabelle 5.2 A/D-Wandler Single-ended Messung

Kanal-Byte Kanalauswahl AINIx

x + -

12dez 0 AINI0+ AINI0-

14dez 1 AINI1+ AINI1-

wasco®wasco®

Grak 5.3

1. Kanal, 32 Messungen

Ende

2. Kanal, 32 Messungen 3. Kanal, 32 Messungen

Start

5.3 Messmodi

Das EXDUL-392 besitzt mehrere Messmodi, um die Anwendung zu

erleichtern.

5.3.1 Einfache Spannungsmessung

Bei der einfachen Spannungsmessung führt das Modul nach Erhalt des

entsprechendenBefehlseineMessungandemgewähltenEingangdurch,

gleicht diese ab und liefert den Wert in µV alsAntwort an den Benutzer.

5.3.2 Einfache Spannungsmessung mit Mittelwertbildung

In diesem Messmodus führt das Modul an dem vom Benutzer gewählten

Eingang 32 Messungen in einem Abstand von jeweils 10 µs durch, bildet

einen Durchschnitt, gleicht die Messung ab und liefert das Ergebnis in µV

an den Anwender.

Dieser Messmodus eignet sich vor allem für kleinere Eingangs-

spannungsbereiche, um Störungen wie Rauschen zu unterdrücken.

5.3.3 Blockmessung mit Mittelwertbildung

DieserMessmodusistfürAnwendungengedacht,inwelchenSpannungen

an mehreren Eingängen möglichst genau und zeitnah gemessen werden

sollen. Dabei werden bei der Übergabe des Befehls an das Modul die

gewünschten Kanäle (bis zu 8) mit dem jeweiligen Spannungsbereich

übergeben.NachErhaltdesBefehlsbeginntdasModuljedengewünschten

Kanal nacheinander 32 mal in 10µs-Schritten abzutasten.

Dauer = Kanalanzahl*32*10µs

NachAbschlusswerdendieWerteabgeglichenundinµVandenAnwender

zurückgeschickt.

Beispiel:

5.3 Modes of Measurements

To facilitate the application, the EXDUL-392 provides several modes of

measurement.

5.3.1 Single voltage measurement

In the single measurement, upon receiving the appropriate command,

the module runs a measurement on the selected input, calibrates it and

provides the value in µV in response to the user.

5.3.2 Single voltage measurement with averaging

In this measurement mode, the module runs 32 measurements on the

user-selectedinputatintervalsof10µseach,formsanaverage,calibrates

the measurement and provides the result in µV to the user.

This measurement mode is particularly suitable for smaller input voltage

ranges in order to suppress interferences such as noise.

5.3.3 Block measurement with averaging

This measurement mode is intended for applications, in which voltages

at several inputs are to be measured as precisely as possible and in a

timelymanner.Whentransferringthecommandtothemodule,theselected

channels (up to 8) with the respective voltage range are transferred. Upon

receiptofthecommand,themodulestartssamplingeachselectedchannel

successively 32 times in 10µs increments.

Duration = Number of channels*32*10µs

After completion, the values are calibrated and returned to the user in

µV.

Example:

Fig. 5.3

1st channel, 32 Measurements

End

Start

2nd channel, 32 Measurements

3rd channel, 32 Measurements

wasco®wasco®

In this example, three channels are to be sampled (e.g.AINU1+,AINU2+,

AINU3+).Thesechannelsaretransferred alongwiththecommand,andthe

module starts running 32 measurements of the rst channel (here AINU1+).

As soon as the measurements of the rst channel have been completed, the

sampling of the second channel is started. Once all of the channels have

beensampled(durationhere960µs=numberofchannels*32*10µs),offset

and gain errors are calibrated and the voltages in µV are transferred.

5.3.4 Multiple measurement

In the multiple measurement mode, up to 8 channels can be sampled

several times (up to 65,535 times). Along with the command, the desired

sampling rate (1 - 100kS/s) and the desired channels with the respective

voltagerangearetransmitted.Afterreceivingthecommandthemoduleruns

the measurements and stores the calibrated values in µV into the FIFO.

These values can be retrieved from the FIFO at any time. It is important

to ensure that the FIFO does not overow. Additionally, you must not write

to any EXDUL information register during this period.

5.3.5 Continuous measurement

Inthecontinuousmeasurementmode,upto8channelswithanymeasuring

range and up to 100kS/s can be sampled in continuous operation. For this

purpose, there is a start and a stop command. The calibrated measured

values in µV are written to the FIFO and can be retrieved from there at any

time. It is important to ensure that the FIFO does not overow. Additionally,

you must not write to any EXDUL information register during this period.

5.3.6 Adjustment of the A/D Inputs

The module is adjusted at an ambient temperature of approx. 20°C at the

nal test of our production. If there are larger temperature deviations at the

endapplication, theA/Dcomponent canbeadapted totheenvironment by

subsequentadjustment.Therequiredsoftwareisprovidedontheenclosed

CD or on the Internet.

In diesem Beispiel sollen drei Kanäle abgetastet werden (z.B. AINU1+,

AINU2+, AINU3+). Diese Kanäle werden mit dem Befehl übergeben und

dasModulbeginntmitden32MessungendeserstenKanals(hierAINU1+).

SobalddieMessungendeserstenKanalsabgeschlossensind,wirdmitder

Abtastung des 2. Kanals begonnen. Wurden alle Kanäle fertig abgetastet,

(hiernach960µs=Kanalanzahl*32*10µs),werdenOffsetundGain-Fehler

abgeglichen und die Spannungen in µV übergeben.

5.3.4 Mehrfachmessung

Beim Messmodus Mehrfachmessung können bis zu 8 Kanäle mehrfach

(biszu65535mal)abgetastetwerden.DabeiwerdenbeiderÜbergabedes

BefehlsnebendergewünschtenAbtastrate(1-100kS/s)diegewünschten

Kanäle mit dem jeweiligen Spannungsbereich übergeben. Nach Erhalt

des Befehls führt das Modul die Messungen durch und speichert abgegli-

chenen Werte in µV in das FIFO ab. Aus dem FIFO können diese Werte

jederzeit abgeholt werden. Dabei ist darauf zu achten, dass das FIFO

nicht überläuft. Zudem darf in diesem Zeitraum kein EXDUL-Info-Register

beschrieben werden.

5.3.5 Dauermessung

Beim Messmodus Dauermessung können bis zu 8 Kanäle mit beliebigem

Messbereich und mit bis zu 100kS/s im Dauerbetrieb abgetastet werden.

Hierfür gibt es einen Start- und einen Stop-Befehl. Die abgeglichenen

MesswertewerdeninµVund/oderµAineinFIFOgeschriebenundkönnen

von dort jederzeit abgeholt werden. Dabei ist darauf zu achten, dass das

FIFOnichtüberläuft.IndemZeitraumderDauermessungdarfkeinEXDUL-

Info-Register beschrieben werden.

5.3.6 Abgleich der A/D-Eingänge

Das Modul wird beim Endtest unserer Produktion bei einer

Umgebungstemperatur von ca. 20°C abgeglichen. Sollten bei der

Endanwendung größere Temperaturabweichungen vorhanden sein,

kann dieA/D-Komponente des Moduls mittels nachträglichemAbgleich

an die Umgebung angepasst werden. Die benötigte Software steht auf

der CD bzw. im Internet zur Verfügung.

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