二氧化碳+光照+温湿度四合一传感器

产品简介
二氧化碳+光照+温湿度四合一传感器广泛适用于农业大棚、花卉培养等需要CO2、光照度及温湿度监测的场合。传感器内输入电源，感应探头，信号输出三部分完全隔离。安全可靠，外观美观，安装方便。
功能特点
二氧化碳+光照+温湿度四合一传感器产品采用高灵敏度的感光探头，信号稳定，精度高。具有测量范围宽、线形度好、防水性能好、使用方便、便于安装、传输距离远等特点。
主要参数
光照度参数

参数名称	参数内容
供电电源	12-24V DC
CO2测量范围	5000ppm/1%/3%/65%/100%可选
平均电流	<85mA
CO2精度	±(50ppm+3%读数) (25℃)
非线性	<1%F·S
预热时间	见探头选型表格
输出信号	RS485标准Modbus
耗电	≤1W（@12V DC 25℃）

温湿度参数

参数名称	参数内容
湿度精度	±3%RH (0%RH-100%RH,25°C)
温度精度	±0.5°C (25°C)
湿度量程	0%RH-100%RH
温度量程	-40°C-80°C(可定制)
温度长期稳定性	≤0.1°C/y
湿度长期稳定性	≤1%/y

CO2参数

参数名称	参数内容
CO2测量范围	5000ppm/1%/3%/65%/100%可选
CO2精度	±(50ppm+3%读数) (25℃)
非线性	<1%F·S
预热时间	2min（可用）10min(最大精度)

光照度性能 图1.不同波长光线对光照度影响
如图1所示，波长在580nm左右最准确，比例系数为1。 图2.光照角度影响示意图
如图2所示角度对光照准确度影响较大，用户使用时应注意角度的变化。以正上方为照射基准。 图3.不同温度影响示意图
如上图所示温度对光照模块影响较小，温度在20摄氏度左右准确度最高，随温度的逐渐升高（下降），呈线性变化。
1.3.3温度参数

内容	最小值	典型值	最大值	单位
分辨率（14bit）	-	0.01	-	℃
线性偏差	-	±0.3	见后表1	℃
重复度	-	±0.1	-	℃
工作范围	-40	-	125	℃
响应时间(63%)	5	-	30	秒
长期漂移	-	<0.04	-	℃/年

表一不同温度下温度测量精度
如上表所示，在5-60摄氏度范围内最大偏差在±0.5内，小于0℃和大于60摄氏度情况下偏差递增。
1.3.4湿度参数

内容	最小值	典型值	最大值	单位
分辨率（12bit）	-	0.04	-	%RH
线性偏差	-	±3.0	见后表2	%RH
重复度	-	±0.1	-	%RH
工作范围	0	-	100	%RH
响应时间(63%)	-	8	-	秒
长期漂移	-	<0.5	-	%RH /年
滞后性	-	±1	-	%RH
非线性度	-	<0.1	-	%RH

表二不同湿度下湿度测量精度
如上表所示，在20-80%RH范围内典型偏差±3%，小于20%和大于80%的湿度情况下情况下偏差递增。
1.3.5温度对湿度测量的影响
上文表二描述了不同湿度情况对湿度测量的影响，下表描述了不同的温度对湿度测量精度的影响。 表三不同温度下的相对湿度
如上表所示，在15摄氏度到55摄氏度，30到80的湿度范围内，湿度的精度最高，是±4.5%，其余情况湿度递增。
探头参数与选型
光照度探头选型如下：

型号	量程	适用范围	分辨率
20W	200000Lux	室外日光强测量	1Lux
6W	65535Lux	室内光强度测量	1Lux

CO2探头选型如下：

型号	量程	精度	是否抗高湿	预热时间	响应时间
5KN	5000ppm	±(50ppm+5%)	×	<120S	<30S
5KW	5000ppm	±(50ppm+5%)	√	<60S	<15S
1BW	1%	±(50ppm+5%)	√	<60S	<15S
3BW	3%	±(50ppm+5%)	√	<60S	<15S
65B	65%	±(50ppm+5%)	×	<30S	<15S
100B	100%	±(50ppm+5%)	×	<30S	<15S

注：受限于四合一产品的外壳，对于四合一变送器仅可以选择外置探头（5KW、1BW、3BW）。
自动校准功能
    本传感器使用的NDIR红外测量方式来测量CO2传感器，由于该方式测量比较精密，因此本传感器具有独特的自动校准功能，自动校准功能的工作原理为自动统计24小时内气体变化，以CO2浓度最低点认为近似是400ppm辅助进行自动校准。
    可以用于自动校准的环境：具有气体流通性的环境：室外、办公室、工厂、仓库，养殖场等环境。
    不可以使用自动校准的环境：密闭长时间高浓度二氧化碳且没有空气流通的环境：大棚、菌菇房等种植环境。
    对于5KW、1BW、3BW三种具有抗高湿的探头内部出厂已经关闭自动校准功能，其他版本探头出厂默认开启自动校准功能。在条件允许的情况下开启自动校准有助于维护长时间产品稳定性。自动校准的关闭与打开可以通过modbus指令控制，详情见附录文档“CO2传感器自动校准功能”。
系统框架图
    本传感器可以连接单独使用，首先使用12V直流电源供电，设备可以直接连接带有485接口的PLC，可以通过485接口芯片连接单片机。通过后文指定的modbus协议对单片机和PLC进行编程即可配合传感器使用。同时使用USB转485即可与电脑连接，使用我公司提供的传感器配置工具进行配置和测试。     本产品也可以多个传感器组合在一条485总线使用，在进行485总线组合时请遵守“485总线现场接线守则”（见附录）。理论上一条总线可以接16个以上的485传感器，如果需要接更多的485传感器，可以使用485中继器扩充更多的485设备，另一端接入带有485接口的PLC、通过485接口芯片连接单片机，或者使用USB转485即可与电脑连接，使用我公司提供的传感器配置工具进行配置和测试。  
 
硬件连接
设备安装前检查
安装设备前请检查设备清单：

名称	数量
高精度传感器	1台
12V防水电源	1台（选配）
USB转485设备	1台（选配）
保修卡/合格证	1份

接口说明
宽电压电源输入12-24V均可。485信号线接线时注意 A/B 两条线不能接反，总线上多台设备间地址不能冲突。  
 

	线色	说明
电源	棕色	电源正（12-24VDC）
	黑色	电源负
通信	黄(灰)色	485-A
	蓝色	485-B

注意事项：请注意不要接错线序，错误的接线会导致设备烧毁。   
    出厂默认提供0.6米长线材 ，客户可根据需要按需延长线材或者顺次接线。
    注意在某些出厂批次中可能提供的线序中没有黄色线，此时灰色线等价替换黄色线作用。
安装说明
光照度变送器受入射角度影响比较大，因此建议如下两种安装形式：
    1、与地平面水平安装，使感光位置正对天空。可以作为固定位置进行全天测量。
    2、如需测量当前实时光强度，则可使感光位置正对太阳光入射位置即可。     壁挂王子壳为壁挂式安装，安装孔位于设备两侧中部位置，安装孔径小于4mm，孔距105mm，可使用3mm的自攻螺丝安装
    本产品为点型扩散性气体检测装置，顾名思义本产品只能检测探头位置的气体浓度，请将产品安置在通风良好位置，不要安装在角落中，这样会导致传感器响应速度变慢甚至影响读数准确性。
配置软件安装及使用
我司提供配套的“传感器监控软件”，可以方便的使用电脑读取传感器的参数，同时灵活的修改传感器的设备ID和地址。
传感器接入电脑
将传感器通过USB转485正确的连接电脑并提供供电后，可以在电脑中看到正确的COM口（“我的电脑—属性—设备管理器—端口”里面查看 COM 端口）。 如上图所示，此时您的串口号为COM10，请记住这个串口，需要在传感器监控软件中填入这个串口号。
如果在设备管理器中没有发现COM口，则意味您没有插入USB转485或者没有正确安装驱动，请联系技术人员取得帮助。
传感器监控软件的使用
配置界面如图所示，首先根据3.1章节的方法获取到串口号并选择正确的串口，然后单击自动获取当前波特率和地址即可自动探测到当前485总线上的所有设备和波特率。请注意，使用软件自动获取时需要保证485总线上只有一个传感器。
 
然后单击连接设备后即可实时获取传感器数据信息。
如果您的设备是气体浓度传感器，则请在传感器类型处选择“气体浓度传感器”，甲醛传感器选择“甲醛变送器”，模拟量变送器选择“模拟量变送模块”，大气压传感器选择“大气压力传感器”，光照度传感器选择“光照度20W”，氧气传感器选择“氧气变送器”，其他的传感器均选择默认的“无其他传感器”。
修改波特率和设备ID
在断开设备的情况下点击通信设置中的设备波特率和设置地址即可完成相关的设置，请注意设置过后请重启设备，然后“自动获取当前的波特率和地址”后可以发现地址和波特率已经改成您需要的地址和波特率。
如果您需要使用modbus指令修改波特率和地址，您可以参见附录“如何使用modbus指令修改波特率和地址”。
通信协议
通讯基本参数

参数	内容
编码	8位二进制
数据位	8位
奇偶校验	无
停止位	1位
错误校准	CRC冗长循环码
波特率	2400bps/4800bps/9600bps 可设，出厂默认为9600bps

数据帧格式定义
采用 Modbus-RTU 通讯规约，格式如下：
初始结构≥4字节的时间
地址码= 1字节
功能码= 1字节
数据区= N字节
错误校验= 16位 CRC 码
结束结构≥4字节的时间
地址码：为变送器的功能指示，本变送器只用到功能码0x03（读取寄存器数据）。
数据区：数据区是具体地址，在通讯网络中是唯一的（出厂默认0x01）。
功能码：主机所发指令通讯数据，注意 16bits 数据高字节在前！
CRC 码：二字节的校验码。
问询帧

校验码低位	地址码	功能码	寄存器起始地址	寄存器长度	校验码高位
1字节	1字节	1字节	2字节	2字节	1字节

应答帧

地址码	功能码	有效字节数	第一数据区	第二数据区	第N数据区
1字节	1字节	2字节	2字节	2字节	2字节

寄存器地址

寄存器地址	PLC组态地址	内容	操作
0000H	40001	湿度(单位0.1%RH)	只读
0001H	40002	温度(单位0.1℃)	只读
0005H	40006	CO2浓度(单位1ppm)	只读
0007H	40008	光照度(高字节)(单位1Lux)	只读
0008H	40009	光照度(低字节)(单位1Lux)	只读
0100H	40101	设备地址（0-252）	读写
0101H	40102	波特率(2400/4800/9600）	读写

通讯协议示例以及解释
读取设备地址 0x01 的CO2 值
问询帧

地址码	功能码	起始地址	数据长度	校验码低位	校验码高位
0x01	0x03	0x00 0x05	0x00 0x01	0x94	0x0B

应答帧（例如读到CO2值为1460ppm）

地址码	功能码	返回有效字节数	CO2 值	校验码低位	校验码高位
0x01	0x03	0x02	0x05 0xB4	0xBB	0x63

CO2：
  5B4(十六进制)=1460=>CO2=1460ppm
读取设备地址 0x01 的温湿度值
问询帧

地址码	功能码	起始地址	数据长度	校验码低位	校验码高位
0x01	0x03	0x00,0x00	0x00,0x02	0xC4	0x0B

应答帧（例如读到温度-10.1℃，湿度65.8%RH）

地址码	功能码	有效字数	湿度值	温度值	校验码 低位	校验码 高位
0x01	0x03	0x04	0x02 0x92	0xFF 0x9B	0x5A	0x3D

温度：
当温度低于0℃时以补码形式上传
FF9B H(十六进制)= -101 =>温度= -10.1℃
湿度：
292 H(十六进制)=658=>湿度= 65.8%RH
读取设备地址 0x01 的光照度值
问询帧

地址码	功能码	起始地址	数据长度	校验码低	校验码高位
0x01	0x03	0x00 0x07	0x00 0x02	0x75	0xCA

应答帧（例如读到光照度为132854Lux）

地址码	功能码	返回有效字节数	数据区	校验码低位	校验码高位
0x01	0x03	0x04	0x00 0x02 0x06 0xF6	0xD8	0x15

光照度：
000206F6 H(十六进制) = 132854=>光照度=132854Lux
读取设备地址 0x01 的CO2、温湿度及光照度的值
问询帧

地址码	功能码	起始地址	数据长度	校验码低位	校验码高位
0x01	0x03	0x00 0x00	0x00 0x09	0x85	0xCC

应答帧

地址码	功能码	字节数	湿度值	温度值
0x01	0x03	0x12	0x02 0xDB	0x01 0x10
6个无用字节	CO2	2个无用字节	光照值	校验码
0x00..	0x02 0x0A	0x00 0x00	0x00 0x00 0x00 0x69	0x43 0x9A

温度：
0110H(十六进制)= 272=>温度=27.2℃
湿度：
02DBH(十六进制)=731=>湿度=73.1%RH
CO2：
020AH (十六进制)=522=>CO2=522ppm
光照度：
00000069H(十六进制) =105=>光照度=105Lux