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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：262次

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產品簡介

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

詳細介紹

煙氣類氧傳感器

工作模式：

傳感器采用復用的七插腳連接器及七芯現場電纜線連接下游單元。根據測試、校準和故障報警功能的后端連接方式不同，分為數字、串口兩種工作模式，相應引腳定義如下表。模擬信號輸出可以通過內部跳線選擇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是單片機的串口不經過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，直接連接內部的校準輸入端，方便用戶執行校準功能。對于常規使用，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等設備上。

引腳	外部導線顏色	數字工作模式	串口工作模式
引腳	外部導線顏色	數字工作模式	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	4～20mA / 0～10V
Pin6	綠	脈沖和故障報警信號，外部校準輸入(Impuls)	RS485-A	TXD
Pin7	黑	EARTH

不同工作模式完整的故障監測功能使用，參看下面的具體敘述。

1. 數字工作模式

1.1. 故障監測

如果需要，傳感器可以實現故障監測功能。

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，測量值作為一個調制脈寬的交變數字脈沖信號輸出（低/高相位0/5V）。低相位的長度是氧濃度的量度。

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

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的，傳感器的整體性能可以在任何時間監測包括使用當中；這是一種理想的循環監測方式（如上圖），為此，在檢測信道Pin4輸入24V電壓，相應傳感器泵電流將有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)=外部監測信號的時間間隔。間隔時間的長短取決于應用；U（MT）＝外部監測時K1的測量信號。隨著這個測試設計，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. 使用者的外部監控單元

用戶處理下游的外部設備須能夠對測量信號進行測定，并處理和監控這個動態的自檢。

對于一個故障信息的反應應該符合用戶的規范要求，并且該反應應該由客戶使用的外部監控單元管理。出于這個原因，這類設備應達到必要的要求：

1) 這個單元須是故障保護設備，例如，以下描述的處理必須無誤的執行，輸入信號必須無誤的讀入，輸出信號無誤的輸出。

2) 在應用允許的故障誤差時間內，信道K1，K2中的測量值應性的進行比較。

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

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果須做測定和分析。兩個循環自檢的間隔周期時間不能超過一個特定的值。

5) 當一個故障信號輸出時，這個處理須轉換到一個穩定狀態。

1.1.3. 故障判斷

在操作的全過程中，傳感器監控自身的整個系統，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字信號互相符合。

2) 信道K2中的測量信號應在規定的時間窗口內，并且不是靜態的。

3) 自檢要正確的周期性的循環執行。

傳感器正常狀態
	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
	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

1.2.1. 自動校準

傳感器在大氣環境下（20.7vol%O2±10％）進行自動校準。為此，須提供給傳感器大氣環境的空氣至少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備的方式將Pin6（信道K2）短接Pin2（GND）10秒，傳感器將進行自校準。

如果新測量到的氧含量值在10％的誤差范圍內，信道K2繼續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生，信道K2會輸出一個0V的錯誤信號。）成功完成校準后，測量傳感器會在信道K1上準確的輸出信號；20.7vol%O2對應到8.28V或17.25mA(25vol%O2對應到10V或20mA)。如果一個電源中斷出現，則新的校準值仍會被保存。

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

1.2.2. 人工校準

含氧量大概20.7vol%O2的一個通風的室內環境空氣作為基準氣體。20.7vol%O2對應到8.28V或17.25mA(25vol%O2對應到10V或20mA)。

如右圖所示，使用殼體內部PCB板上的校準電位器 R50 執行人工校準。緩慢的調整校準電位器，直到輸出接近要求值，校準完成。

2. 串口工作模式

串口模式下，傳感器可工作于雙機模式或多機模式。串口模式指令集見下表，所有的功能均從傳感器響應上位機的指令開始。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進制碼（例如57H），以xxH表示任意16進制碼。傳感器接收指令時，每次最多不超過3個ASCIC碼，發送數據時，均以#作為起始符，0DH 0AH作為結束符。

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	故障監測
5	C	自動校準
6	?	輸出序列號
7	M	轉換串口工作模式

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。每一次總線上發送該指令時，本機地址等于選擇地址的傳感器激活，并發送本機地址應答，可執行隨后的其它總線模式指令。未選擇的傳感器進入屏蔽狀態，不執行其它總線模式指令，并查詢等待下一次被選擇。總線上發送廣播地址時，激活全部傳感器。

例如：

接收 @ 01

發送 #01 0DH 0AH

序列號末兩位為01的傳感器開始響應隨后的其它總線模式指令。

2.2. ( P ) 輸出氧量ASCIC碼