煙氣類(lèi)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(chǎng)電纜線連接下游單元。根據(jù)測(cè)試、校準(zhǔn)和故障報(bào)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(hào)輸出可以通過(guò)內(nèi)部跳線選擇0~10V電壓信號(hào)或4~20mA電流信號(hào)。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(guò)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(hù)執(zhí)行校準(zhǔn)功能。對(duì)于常規(guī)使用，傳感器通過(guò)Pin1、Pin2和Pin7連接供電電源。測(cè)量值通過(guò)Pin3和Pin5（4～20mA/0～10V）或者Pin4和Pin6（RS485總線）輸出到測(cè)量?jī)x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 | |
| 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(hào)地） | ||
| Pin4 | 黃 | 輸入測(cè)試(Test) | RS485-B | RXD |
| Pin5 | 藍(lán) | 4～20mA / 0～10V | ||
| Pin6 | 綠 | 脈沖和故障報(bào)警信號(hào)， 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(cè)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(cè)
如果需要，傳感器可以實(shí)現(xiàn)故障監(jiān)測(cè)功能。
1.1.1. 如何偵測(cè)故障
傳感器通過(guò)兩個(gè)不同的信道輸出測(cè)量信號(hào)：在K1信道中測(cè)量值作為一個(gè)有效的模擬信號(hào)輸出。在雙向的信道K2中，測(cè)量值作為一個(gè)調(diào)制脈寬的交變數(shù)字脈沖信號(hào)輸出（低/高相位0/5V）。低相位的長(zhǎng)度是氧濃度的量度。
當(dāng)信道K1中測(cè)量值的模擬信號(hào)與信道K2中的測(cè)量值的數(shù)字信號(hào)相符合（誤差<4％）時(shí)，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(gè)值對(duì)應(yīng)氧濃度值0.1或25vol%O2(在不同的測(cè)量范圍，該值相應(yīng)改變)。
如果交變信號(hào)（高＋低）超出了0.2-4秒的時(shí)間窗(例如：10％的故障誤差)或持續(xù)的5V故障信號(hào)，這時(shí)測(cè)量值超出了測(cè)量范圍。如果輸出總保持0V則是硬件故障。
因?yàn)檫@種測(cè)量方式是動(dòng)態(tài)的，傳感器的整體性能可以在任何時(shí)間監(jiān)測(cè)包括使用當(dāng)中；這是一種理想的循環(huán)監(jiān)測(cè)方式（如上圖），為此，在檢測(cè)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(gè)比實(shí)際值低的氧含量值在測(cè)量系統(tǒng)中仿真出來(lái)，在信道K1中檢測(cè)傳感器是否正確的計(jì)算了這個(gè)虛擬的氧含量值。
在這個(gè)連接中，有一個(gè)4％的范圍是允許的，例如：測(cè)量值須在自檢過(guò)程中上一個(gè)測(cè)量值×0.76和上一個(gè)測(cè)量值×0.84之間。
外部測(cè)試信號(hào)是為了監(jiān)測(cè)傳感器工作時(shí)的性能。K1=Channel 1 U(M); K2=Channel 2 f(M); t(TI)=外部監(jiān)測(cè)信號(hào)的時(shí)間間隔。間隔時(shí)間的長(zhǎng)短取決于應(yīng)用；U（MT）＝外部監(jiān)測(cè)時(shí)K1的測(cè)量信號(hào)。隨著這個(gè)測(cè)試設(shè)計(jì)，次可能不但偵測(cè)了硬件的故障，也偵測(cè)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(hù)處理下游的外部設(shè)備須能夠?qū)y(cè)量信號(hào)進(jìn)行測(cè)定，并處理和監(jiān)控這個(gè)動(dòng)態(tài)的自檢。
對(duì)于一個(gè)故障信息的反應(yīng)應(yīng)該符合用戶(hù)的規(guī)范要求，并且該反應(yīng)應(yīng)該由客戶(hù)使用的外部監(jiān)控單元管理。出于這個(gè)原因，這類(lèi)設(shè)備應(yīng)達(dá)到必要的要求：
1) 這個(gè)單元須是故障保護(hù)設(shè)備，例如，以下描述的處理必須無(wú)誤的執(zhí)行，輸入信號(hào)必須無(wú)誤的讀入，輸出信號(hào)無(wú)誤的輸出。
2) 在應(yīng)用允許的故障誤差時(shí)間內(nèi)，信道K1，K2中的測(cè)量值應(yīng)性的進(jìn)行比較。
3) 信道K2中的輸出信號(hào)的時(shí)間的真實(shí)情況須持續(xù)的檢測(cè)，出于這個(gè)考慮靜態(tài)信號(hào)將被認(rèn)為是內(nèi)部錯(cuò)誤。
4) 在周期的間隔時(shí)一個(gè)自檢將被啟動(dòng)，并且這個(gè)對(duì)于測(cè)量信號(hào)的自檢結(jié)果須做測(cè)定和分析。兩個(gè)循環(huán)自檢的間隔周期時(shí)間不能超過(guò)一個(gè)特定的值。
5) 當(dāng)一個(gè)故障信號(hào)輸出時(shí)，這個(gè)處理須轉(zhuǎn)換到一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。
1.1.3. 故障判斷
在操作的全過(guò)程中，傳感器監(jiān)控自身的整個(gè)系統(tǒng)，另外，在只需一只氧傳感器的情況下，下列情況時(shí)確保是操作：
1) 輸出的模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)互相符合。
2) 信道K2中的測(cè)量信號(hào)應(yīng)在規(guī)定的時(shí)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(cè)量信道K1 | 測(cè)量信道K2 | K1信號(hào)與K2信號(hào)誤差 | ||
| 正常操作 | 線性（4－20mA或0－10V） | 數(shù)字，（高＋低）相位長(zhǎng)度（0.2-4S） | 差值 4％ | ||
| 外部TEST（閉合，＋24V） | 測(cè)量值衰減>20% | 測(cè)量值衰減>20% | 差值 4％ | ||
| 傳感器故障狀態(tài) | |||||
| | 測(cè)量信道K1 | 測(cè)量信道K2 | K1信號(hào)與K2信號(hào)誤差 | ||
| 正常操作 | | 無(wú)脈沖或（高＋低）相位長(zhǎng)度（<0.2或>4s） | 差值>4％ | ||
| 外部TEST（閉合，＋24V） | 測(cè)量值衰減<20% | 測(cè)量值衰減<20% | 差值>4％ | ||
1.2. 校準(zhǔn)
1.2.1. 自動(dòng)校準(zhǔn)
傳感器在大氣環(huán)境下（20.7vol%O2±10％）進(jìn)行自動(dòng)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(guò)程中。如果通過(guò)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(cè)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(gè)交變的輸出信號(hào)。（如果這個(gè)測(cè)量值在允許的誤差范圍之外，信道K2將輸出一個(gè)5V的錯(cuò)誤信號(hào)，如果一個(gè)硬件故障發(fā)生，信道K2會(huì)輸出一個(gè)0V的錯(cuò)誤信號(hào)。）成功完成校準(zhǔn)后，測(cè)量傳感器會(huì)在信道K1上準(zhǔn)確的輸出信號(hào)；20.7vol%O2對(duì)應(yīng)到8.28V或17.25mA(25vol%O2對(duì)應(yīng)到10V或20mA)。如果一個(gè)電源中斷出現(xiàn)，則新的校準(zhǔn)值仍會(huì)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(huì)成功。否則校準(zhǔn)不會(huì)進(jìn)行，并且信道K2將輸出一個(gè)5V的錯(cuò)誤信號(hào)，這時(shí)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(gè)通風(fēng)的室內(nèi)環(huán)境空氣作為基準(zhǔn)氣體。20.7vol%O2對(duì)應(yīng)到8.28V或17.25mA(25vol%O2對(duì)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(jiàn)下表，所有的功能均從傳感器響應(yīng)上位機(jī)的指令開(kāi)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(shí)，每次最多不超過(guò)3個(gè)ASCIC碼，發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，均以#作為起始符，0DH 0AH作為結(jié)束符。
| 序號(hào) | 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(cè)試 |
| 4 | D | 故障監(jiān)測(cè) |
| 5 | C | 自動(dòng)校準(zhǔn) |
| 6 | ? | 輸出序列號(hào) |
| 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(hào)的末兩位，** 為廣播地址。每一次總線上發(fā)送該指令時(shí)，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(xún)等待下一次被選擇?？偩€上發(fā)送廣播地址時(shí)，激活全部傳感器。
例如：
接收 @ 01
發(fā)送 #01 0DH 0AH
序列號(hào)末兩位為01的傳感器開(kāi)始響應(yīng)隨后的其它總線模式指令。
2.2. ( P ) 輸出氧量ASCIC碼
例如：
接收 P
發(fā)送 #207 0DH 0AH
其中207代表20.7vol%O2。
2.3. ( T ) 功能測(cè)試
例如：
接收 T
如果測(cè)試正常，發(fā)送 #0 0DH 0AH
如果測(cè)試故障，發(fā)送 #1 0DH 0AH
2.4. ( D ) 故障監(jiān)測(cè)
例如：
接收 D
如果正常，發(fā)送 #0 0DH 0AH
如果軟件故障，發(fā)送 #1 0DH 0AH
如果硬件故障，發(fā)送 #2 0DH 0AH
2.5. ( C ) 自動(dòng)校準(zhǔn)
例如：
接收 C
如果校準(zhǔn)成功，發(fā)送 #0 0DH 0AH
如果校準(zhǔn)失敗，發(fā)送 #1 0DH 0AH
2.6. ( ? ) 輸出序列號(hào)
序列號(hào)的完整格式為 CEGT OMS--XXXX--XXXX--XXXX XXXXXX ,包括公司名稱(chēng)、產(chǎn)品類(lèi)型及6位數(shù)的產(chǎn)品序列號(hào)。6位數(shù)的產(chǎn)品序列號(hào)的末兩位作為總線模式下本機(jī)的地址。
例如：
接收 ?
發(fā)送 #CEGT OMS--BVR --025A--0200 000001 0DH 0AH
2.7. ( M + X ) 轉(zhuǎn)換串口工作模式
X可選的工作模式如下：
= 0 ，雙機(jī)模式。
= 1 ，多機(jī)模式。
例如：
接收 M 1
發(fā)送 #1 0DH 0AH
傳感器進(jìn)入多機(jī)模式。
3. 外觀結(jié)構(gòu)
敏感頭通過(guò)一個(gè)不銹鋼保護(hù)盤(pán)座熔接安裝在桿狀探頭的一端。
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