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煙氣類氧傳感器

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更新時間：2024-11-06 09:29:39瀏覽次數(shù)：108次

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北京中電嘉泰科技有限公司

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產(chǎn)品簡介

煙氣類氧傳感器工作模式：傳感器采用復(fù)用的七插腳連接器及七芯現(xiàn)場電纜線連接下游單元

詳細(xì)介紹

煙氣類氧傳感器

工作模式：

傳感器采用復(fù)用的七插腳連接器及七芯現(xiàn)場電纜線連接下游單元。根據(jù)測試、校準(zhǔn)和故障報警功能的后端連接方式不同，分為數(shù)字、串口兩種工作模式，相應(yīng)引腳定義如下表。模擬信號輸出可以通過內(nèi)部跳線選擇0~10V電壓信號或4~20mA電流信號。串口工作模式主要推薦RS485總線工作模式。UART是單片機(jī)的串口不經(jīng)過RS485芯片的直接輸出，兩者在軟件上的使用是相同的，所有操作均為半雙工模式。外殼上的按鍵，直接連接內(nèi)部的校準(zhǔn)輸入端，方便用戶執(zhí)行校準(zhǔn)功能。對于常規(guī)使用，傳感器通過Pin1、Pin2和Pin7連接供電電源。測量值通過Pin3和Pin5（4～20mA/0～10V）或者Pin4和Pin6（RS485總線）輸出到測量儀器儀表，顯示或PLC等設(shè)備上。

引腳	外部導(dǎo)線顏色	數(shù)字工作模式	串口工作模式
引腳	外部導(dǎo)線顏色	數(shù)字工作模式	RS485總線	UART
Pin1	紅	24V DC
Pin2	白	GND（功率地）
Pin3	橙（棕）	GND（模擬輸出的信號地）
Pin4	黃	輸入測試(Test)	RS485-B	RXD
Pin5	藍(lán)	4～20mA / 0～10V
Pin6	綠	脈沖和故障報警信號，外部校準(zhǔn)輸入(Impuls)	RS485-A	TXD
Pin7	黑	EARTH

不同工作模式完整的故障監(jiān)測功能使用，參看下面的具體敘述。

1. 數(shù)字工作模式

1.1. 故障監(jiān)測

如果需要，傳感器可以實現(xiàn)故障監(jiān)測功能。

1.1.1. 如何偵測故障

傳感器通過兩個不同的信道輸出測量信號：在K1信道中測量值作為一個有效的模擬信號輸出。在雙向的信道K2中，測量值作為一個調(diào)制脈寬的交變數(shù)字脈沖信號輸出（低/高相位0/5V）。低相位的長度是氧濃度的量度。

當(dāng)信道K1中測量值的模擬信號與信道K2中的測量值的數(shù)字信號相符合（誤差<4％）時，傳感器正在工作。另外信道K2中低相位持續(xù)0.09-0.71秒，這個值對應(yīng)氧濃度值0.1或25vol%O2(在不同的測量范圍，該值相應(yīng)改變)。

如果交變信號（高＋低）超出了0.2-4秒的時間窗(例如：10％的故障誤差)或持續(xù)的5V故障信號，這時測量值超出了測量范圍。如果輸出總保持0V則是硬件故障。

因為這種測量方式是動態(tài)的，傳感器的整體性能可以在任何時間監(jiān)測包括使用當(dāng)中；這是一種理想的循環(huán)監(jiān)測方式（如上圖），為此，在檢測信道Pin4輸入24V電壓，相應(yīng)傳感器泵電流將有20％的降低。一個比實際值低的氧含量值在測量系統(tǒng)中仿真出來，在信道K1中檢測傳感器是否正確的計算了這個虛擬的氧含量值。

在這個連接中，有一個4％的范圍是允許的，例如：測量值須在自檢過程中上一個測量值×0.76和上一個測量值×0.84之間。

外部測試信號是為了監(jiān)測傳感器工作時的性能。K1=Channel 1 U(M); K2=Channel 2 f(M); t(TI)=外部監(jiān)測信號的時間間隔。間隔時間的長短取決于應(yīng)用；U（MT）＝外部監(jiān)測時K1的測量信號。隨著這個測試設(shè)計，次可能不但偵測了硬件的故障，也偵測了傳感器自身，例如：氧化鋯封閉室。

1.1.2. 使用者的外部監(jiān)控單元

用戶處理下游的外部設(shè)備須能夠?qū)y量信號進(jìn)行測定，并處理和監(jiān)控這個動態(tài)的自檢。

對于一個故障信息的反應(yīng)應(yīng)該符合用戶的規(guī)范要求，并且該反應(yīng)應(yīng)該由客戶使用的外部監(jiān)控單元管理。出于這個原因，這類設(shè)備應(yīng)達(dá)到必要的要求：

1) 這個單元須是故障保護(hù)設(shè)備，例如，以下描述的處理必須無誤的執(zhí)行，輸入信號必須無誤的讀入，輸出信號無誤的輸出。

2) 在應(yīng)用允許的故障誤差時間內(nèi)，信道K1，K2中的測量值應(yīng)性的進(jìn)行比較。

3) 信道K2中的輸出信號的時間的真實情況須持續(xù)的檢測，出于這個考慮靜態(tài)信號將被認(rèn)為是內(nèi)部錯誤。

4) 在周期的間隔時一個自檢將被啟動，并且這個對于測量信號的自檢結(jié)果須做測定和分析。兩個循環(huán)自檢的間隔周期時間不能超過一個特定的值。

5) 當(dāng)一個故障信號輸出時，這個處理須轉(zhuǎn)換到一個穩(wěn)定狀態(tài)。

1.1.3. 故障判斷

在操作的全過程中，傳感器監(jiān)控自身的整個系統(tǒng)，另外，在只需一只氧傳感器的情況下，下列情況時確保是操作：

1) 輸出的模擬信號和數(shù)字信號互相符合。

2) 信道K2中的測量信號應(yīng)在規(guī)定的時間窗口內(nèi)，并且不是靜態(tài)的。

3) 自檢要正確的周期性的循環(huán)執(zhí)行。

傳感器正常狀態(tài)
	測量信道K1	測量信道K2		K1信號與K2信號誤差
正常操作	線性（4－20mA或0－10V）	數(shù)字，（高＋低）相位長度（0.2-4S）		差值 4％
外部TEST（閉合，＋24V）	測量值衰減>20%	測量值衰減>20%		差值 4％
傳感器故障狀態(tài)
	測量信道K1		測量信道K2		K1信號與K2信號誤差
正常操作			無脈沖或（高＋低）相位長度（<0.2或>4s）		差值>4％
外部TEST（閉合，＋24V）	測量值衰減<20%		測量值衰減<20%		差值>4％

1.2. 校準(zhǔn)

1.2.1. 自動校準(zhǔn)

傳感器在大氣環(huán)境下（20.7vol%O2±10％）進(jìn)行自動校準(zhǔn)。為此，須提供給傳感器大氣環(huán)境的空氣至少30秒，例如在燃燒器的供氧過程中。如果通過人工或者下游設(shè)備的方式將Pin6（信道K2）短接Pin2（GND）10秒，傳感器將進(jìn)行自校準(zhǔn)。

如果新測量到的氧含量值在10％的誤差范圍內(nèi)，信道K2繼續(xù)輸出一個交變的輸出信號。（如果這個測量值在允許的誤差范圍之外，信道K2將輸出一個5V的錯誤信號，如果一個硬件故障發(fā)生，信道K2會輸出一個0V的錯誤信號。）成功完成校準(zhǔn)后，測量傳感器會在信道K1上準(zhǔn)確的輸出信號；20.7vol%O2對應(yīng)到8.28V或17.25mA(25vol%O2對應(yīng)到10V或20mA)。如果一個電源中斷出現(xiàn)，則新的校準(zhǔn)值仍會被保存。

只有輸出值在要求值的±20%偏差范圍內(nèi)，校準(zhǔn)才會成功。否則校準(zhǔn)不會進(jìn)行，并且信道K2將輸出一個5V的錯誤信號，這時需要進(jìn)行下面的人工校準(zhǔn)。

1.2.2. 人工校準(zhǔn)

含氧量大概20.7vol%O2的一個通風(fēng)的室內(nèi)環(huán)境空氣作為基準(zhǔn)氣體。20.7vol%O2對應(yīng)到8.28V或17.25mA(25vol%O2對應(yīng)到10V或20mA)。

如右圖所示，使用殼體內(nèi)部PCB板上的校準(zhǔn)電位器 R50 執(zhí)行人工校準(zhǔn)。緩慢的調(diào)整校準(zhǔn)電位器，直到輸出接近要求值，校準(zhǔn)完成。

2. 串口工作模式

串口模式下，傳感器可工作于雙機(jī)模式或多機(jī)模式。串口模式指令集見下表，所有的功能均從傳感器響應(yīng)上位機(jī)的指令開始。為了敘述的方便，約定以黑體字表示ASCIC碼（例如207），以XXXXX表示任意ASCIC碼。以斜體字加后綴H表示16進(jìn)制碼（例如57H），以xxH表示任意16進(jìn)制碼。傳感器接收指令時，每次最多不超過3個ASCIC碼，發(fā)送數(shù)據(jù)時，均以#作為起始符，0DH 0AH作為結(jié)束符。

序號	接收指令	功能
1	@	選擇串口總線地址
2	P	輸出氧量ASCIC碼
3	T	功能測試
4	D	故障監(jiān)測
5	C	自動校準(zhǔn)
6	?	輸出序列號
7	M	轉(zhuǎn)換串口工作模式

2.1. ( @ + XX ) 選擇串口總線地址

2位ASCIC碼XX為總線模式下傳感器地址，本機(jī)地址等于傳感器序列號的末兩位，** 為廣播地址。每一次總線上發(fā)送該指令時，本機(jī)地址等于選擇地址的傳感器激活，并發(fā)送本機(jī)地址應(yīng)答，可執(zhí)行隨后的其它總線模式指令。未選擇的傳感器進(jìn)入屏蔽狀態(tài)，不執(zhí)行其它總線模式指令，并查詢等待下一次被選擇?？偩€上發(fā)送廣播地址時，激活全部傳感器。

例如：

接收 @ 01

發(fā)送 #01 0DH 0AH

序列號末兩位為01的傳感器開始響應(yīng)隨后的其它總線模式指令。

2.2. ( P ) 輸出氧量ASCIC碼