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K-5S-O2氧气传感器模组

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更新时间：2024-04-01 11:34:50浏览次数：25次

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上海松柏传感技术有限公司

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产品简介

氧气气体传感器模组为性能高、通用性强的一体化传感器模组。模组采用高性能微处理器，搭载高精度模数转换器，内置温度传感器和精准的全量程温度补偿算法，可精确的检测环境气体浓度。

详细介绍

一、概述

K-5S-O2 氧气气体传感器模组为性能高、通用性强的一体化传感器模组。模组采用高性能微处理器，搭载高精度模数转换器，内置温度传感器和精准的全量程温度补偿算法，可精确的检测环境气体浓度。

模组将各种不同种类的气体传感器统一接口、统一封装，出厂精准标定，同时具有数字输出与模拟电压输出，方便使用。解决了气体种类繁多、各品种传感器互不兼容、生产标定复杂、核心器件更换限制等问题。客户使用无需二次开发，无需再次校准，可直接采集标准信号，进行数据传输、在线监测等。

适用于便携式、固定式气体探测仪和气体气体检测等设备，很大程度的降低了气体检测设备开发的复杂性，为设备的模块化设计提供有力支撑。

二、 产品特点

Ø 本质安全型电路设计、安全可靠；

Ø 可带电热拔插操作；

Ø 全量程温度补偿，出厂精准标定，使用无需再标定；

Ø 数字量（UART）和模拟量同时输出，方便使用；

Ø 标准MODBUS通信协议；

Ø 兼容红外、电化学、催化、半导体等多种传感器

三、 产品适用场景

1. 矿山领域氧气报警器

3. 空气质量检测仪表

4. 地下停车场内及商用空气净化设备

5. 车内空气品质检测，以及车内净化设备新风系统

四、 工作原理

对各种气体传感器的信号进行放大滤波处理，进而微处理器对信号进行理论计算，输出数字信号。针对不同的传感器，滤波放大电路亦不相同。

模组功能框图

五、 外观与接口定义

模组外观尺寸图模组底视尺寸图

管脚定义	功能说明	最小（MIN）V	典型值（TYP）V	（MAX）V
GND	电源地	-0.3	0.0	----
IO1	模拟信号量	-0.3/0	3.0	3.3
VCC	电源	4.5	5	5.5
TX	串口发送	-0.3	3.2	3.3
RX	串口接收	-0.3	3.2	3.3

六、 技术指标

工作电压	DC 5V
功耗	≤1W
工作温度	-20℃-+50℃
工作湿度	10%-95%GH
工作压力	86-106Kpa
采用方式	自然扩散（特殊需求可定制流通式）
检测气体	O2
检测范围	0-25%VOL
检测单位	Vol
分辨率	0.1%VOL
技术原理	电化学两电极
误差	≤±3%
重复性	≤±1%
响应时间	≤20S
通信格式	UART波特率9600，数据位：8；停止位：1；校验位：无
通信协议	Modbus-RTU通讯协议
模拟量输出	0-3V
预热时间	30S（用户可调）
寿命	2年
参考标准	GB 12358-2006《作业场所环境气体检测报警仪通用技术要求》 GB 50493-2019《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准》
执行标准	GB 3836.1-2010《爆炸性气体环境用电气设备部分：通用要求》 GB 3836.1-2010《爆炸性气体环境用电气设备第四部分：本质安全型“i"》

注：特殊需求可联系本公司定制。

七、 传输协议

波特率	9600
数据位	8位
停止位	1位
校验位	无

读数据：

主机发送帧格式

地址

功能代码

寄存器起始地址高字节

寄存器起始地址低字节

寄存器个数高字节

寄存器个数低字节

CRC低字节

CRC高字节

0xFF

(默认)

0x03

成功返回帧格式

地址

功能代码

数据个数

数据1

数据2

………

数据n

CRC低

字节

CRC高

字节

0xFF

(默认)

0x03

错误返回帧格式

地址

错误应答功能码

错误码

CRC低字节

CRC高字节

0xFF

(默认)

0x83

写数据：

主机发送帧格式

地址

功能代码

寄存器起始地址高字节

寄存器起始地址低字节

寄存器个数高字节

寄存器个数低字节

数据数

数据高字节

数据低字节

CRC低字节

CRC高字节

0xFF

(默认)

0x10

成功返回帧格式

地址

功能代码

寄存器起始地址高字节

寄存器起始地址低字节

寄存器个数高字节

寄存器个数低字节

CRC低字节

CRC高字节

0xFF

(默认)

0x10

Modbus-RTU通讯协议，CRC16即为ModbusCRC16

读数据时，寄存器逻辑地址说明

逻辑地址	寄存器说明	寄存器个数	备注
0x2027	气体名称代码		附表1
0x2031	小数点个数	1
0x202b	量程	1
0x2030	单位代码	1	附表2
0x6001	浓度值	1
0x6002	AD值	1

示例：

读取浓度值+AD值指令

读取指令：FF 03 60 01 00 02 9E 15

CRCL CRCH

返回数据：FF 03 04 00 00 77 B5 03 BB

浓度值:0 AD值: 30645 CRCL CRCH

读取小数点个数：FF 03 20 31 00 01 CB DB

CRCL CRCH

回复指令：FF 03 02 00 01 50 50

小数点个数:1 CRCL CRCH

注意:小数点个数为1，读到的浓度值需除以10；

CRC校验值计算

const u16 u16CrcTalbeAbs[] =

{

0x0000, 0xCC01, 0xD801, 0x1400, 0xF001, 0x3C00,

0x2800, 0xE401, 0xA001, 0x6C00, 0x7800, 0xB401,

0x5000, 0x9C01, 0x8801, 0x4400,

};

u16 Crc16(u8p pchMsg, u8 wDataLen)

{

u16 wCRC = 0xFFFF;

u8 chChar;

while( wDataLen-- )

{

chChar = *pchMsg++;

wCRC = u16CrcTalbeAbs[(chChar ^ wCRC) & 15] ^ (wCRC >> 4);

wCRC = u16CrcTalbeAbs[((chChar >> 4) ^ wCRC) & 15] ^ (wCRC >> 4);

}

return wCRC;

}

八、 注意事项

1、禁止插拔模组上的传感器；

2、禁止直接焊接模组的插针，可对插针的管座进行焊接；

3、模组避免接触有机溶剂（包括硅胶及其它胶粘剂）、涂料、药剂、油类及高浓度气体；

4、模组不可经受过度的撞击或震动；

5、模组初次上电需预热 5 分钟以上，长时间未使用建议预热 24 小时以上；

6、请勿将模组长时间放置于高浓度有机气体中；

7、在选择模组时，应根据不同应用领域、不同应用场合选择不同量程的产品。

九、附表

附表1 检测气体参数列表

检测气体名称	检测量程(标配)	精度	分辨率(标配)
氧气	0-30%	±3%FS	0.1%
一氧化碳	0-1000ppm	±3%FS	1ppm
硫化氢	0-100ppm	±5%FS	1ppm
二氧化氮	0-200ppm	±5%FS	0.1ppm
一氧化氮	0-10ppm	±5%FS	1ppm
二氧化硫	0-10ppm	±3%FS	0.1ppm
氨气	0-20ppm	±3%FS	0.1ppm
氟化氢	0-10ppm	±3%FS	0.1ppm
臭氧	0-20ppm	±5%FS	0.1ppm
	0-200ppm	±5%FS	0.1ppm
甲醛	0-2ppm	±5%FS	0.1ppm
苯	0-100ppm	±5%FS	1ppm
氯气	0-200ppm	±5%FS	0.1ppm
可燃气/甲烷	0-99%LEL	±3%FS	0.1%
氢气	0-2000ppm	±3%FS	1ppm

注：表中列出的气体名称，均可检测，具体气体参数不依依列出。

附表2 气体名称代码

序号	代码	气体类型	序号	代码	气体类型
1	0x01	一氧化碳（CO）	2	0x02	硫化氢（H2S）
3	0x03	可燃气体 (EX)	4	0x04	氧气 (O2)
5	0x05	二氧化硫 (SO2)	6	0x06	甲烷 (CH4)
7	0x07	一氧化氮(NO)	8	0x08	二氧化氮 (NO2)
9	0x09	氯气 (CL2)	10	0x0A	氨气 (NH3)
11	0x0B	氢气 (H2)	12	0x0C	(HCN)
13	0x0D	(HCL)	14	0x0E	(PH3)
15	0x0F	臭氧 (O3)	16	0x10	二氧化氯 (CLO2)
17	0x11	环氧乙烷 (C2H4O)	18	0x12	二氧化碳 (CO2)
19	0x13	苯 (C6H6)	20	0x14	甲醛 (CH2O)
21	0x15	VOC (VOC)	22	0x16	甲苯 (C7H8)
23	0x17	二甲苯 (C8H10)	24	0x18	氮氧化物 (NOx)
25	0x19	正己烷 (C6H14)	26	0x1A	氟化氢 (HF)
27	0x1B	氟化物 (xF)	28	0x1C	甲醇 (CH3OH)
29	0x1D	丙烷 (C3H8)	30	0x1E	甲酚 (C7H8O)
31	0x1F	乙烷 (C2H6)	32	0x20	(C4H10O)
33	0x21	煤气 (CH4)	34	0x22	二硫化碳 (CS2)
35	0x23	硅烷 (SiH4)	36	0x24	乙炔 (C2H2)
37	0x25	一氯甲烷 (CH3CL)	38	0x26	氮气 (N2)
39	0x27	苯乙烯 C8H8()	40	0x28	(AsH3)
41	0x29	乙醇 (C2H6O)	42	0x2A	氯乙烯 (C2H3CL)
43	0x2B	二氯乙烷 (C2H4Cl2)	44	0x2C	乙酸乙酯 (C4H8O2)
45	0x2D	二氯甲烷 (CH2Cl2)	46	0x2E	丙烯腈 (C3H3N)
47	0x2F	苯胺 (C6H7N)	48	0x30	天然气 (EX)
49	0x31	溴气 (Br2)	50	0x32	光气 (COCL2)
51	0x33	联氨N2H4	52	0x34	甲酸CHOOH
53	0x35	溴化氢HBr	54	0x36	甲硫醇CH4S
55	0x37	丁烯C4H8	56	0x38	乙烯C2H4
57	0x39	丙烯C3H6	58	0x3A	醋酸乙烯酯C4H6O2
59	0x3B	异丙醇C3H8O	60	0x3C	乙醛C2H4O
61	0x3D	丁二烯C4H6	62	0x3E	氧硫化碳COS
63	0x3F	甲硫醚C2H6S	64	0x40	四氢噻吩C4H8S
65	0x41	环氧异丙烷C2H5OCL	66	0x42	CHCL3
67	0x43	四氯甲烷 CCL4	68	0x44	六氟化钨 WF6
69	0x45	四氯化锡 SNCL4	70	0x46	过氧化氢 H2O2

附表3 单位代码

代码号	单位名称	说明
1	%LEL	爆炸下限
2	ppm	百万的分之一（国际单位）
3	ppb	十亿分之一
4	%VOL	总体积百分比
5	umol/mo l	百万的分之一（国内单位）
6	mg/m3	质量体质量体积
7	ug/m3	质量体积比
8	℃	温度
9	%RH	湿度
10	m/s	速度
11	kpa	气压
12	lx	光强

附表4 报警状态定义

主状态	位状态	状态说明
Bit15 = 0时正在预热低15位按整字输出	Bit14 – 0 输出为预热时间倒计时	时间=*0.1s
Bit15 = 1 预热完成低15位按位输出	Bit14	空闲
	Bit13	空闲
	Bit12	空闲
	Bit11	空闲
	Bit10	空闲
	Bit9	空闲
	Bit8	空闲
	Bit7	空闲
	Bit6	高浓度保护
	Bit5	传感器丢失或损坏
	Bit4	超量程
	Bit3	TWA报警
	Bit2	STEL报警
	Bit1	高报
	(LSB)Bit0	低报

附表5 状态定义

值	说明
0x0000	模组忙,正在预热或执行命令
0x0001	模组空闲或执行成功
0x0002	执行失败
0x0003	不支持的命令
0x0004	参数无效
0x0005	执行超时
0x0100	执行命令步骤0
0x0101	执行命令步骤1
0x0102	执行命令步骤2
0x0103	执行命令步骤3
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