传感器短信遥测遥传A/D转换板


   
 
  

一、概述

JB 35G 短信测量A/D转换板是JB 35G 短信模块的附加功能板。只要在JB 35G 模块的TTL串口插上A/D转换板,就能用短信遥测现场的5路温度和8路通用传感器数据,实现远程漫游监测。本系统具有420mA15V010mA05V等多种类型输入功能,且用户可以自定义量程显示范围和单位,可与各类传感器、变送器配合使用,实现用短信遥测温度、湿度、电压、电流、压力、流量、液位、力等物理量。本系统只要发送1条短信,就能把现场13路传感器的数值都发到用户的手机里。具有用户发短信或打电话请求单次回传和定时连续回传两种工作模式。13路传感器都可以设定上下限超限报警值,当测量值超过上下限报警值时,就能同时向6个手机发出紧急报警短信,并驱动现场继电器。

 


二、13路传感器输入通道特性

5路温度通道:L1L5只能接Dallas半导体公司出品的DS18B20温度传感器,每路温度传感器测温范围:-55度~125度,测温精度:±0.5度。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

如果DS18B20温度传感器与A/D转换板之间的引线较长,应采用屏蔽线连接,屏蔽层接大地。如果需要防水、防腐蚀,DS18B20就必须封装在密封的不锈钢管内。

 

北京天成华酿科技有限公司http://www.hnck.com生产的左图不锈钢管密封的DS18B20温度传感器,采用两芯屏蔽线连接,屏蔽层把DS18B20的负电源脚、A/D转换板的负电源和不锈钢管外壳连在一起,中间的2芯线连接DS18B20的信号和电源脚,抗干扰能力特好,因此支持通讯电缆长度 > 50m 以上。同时具有满足防水、防腐蚀的不锈钢管封装。

 

 







 

8路通用传感器输入口:U1U8可以接各种线性电压或电流输出的传感器,如:温度传感器、湿传感器度、电压传感器、电流传感器、压力传感器、流量传感器、液位传感器等。用户可以通过JB 35G 专用电脑设置软件V50对每路通用传感器输入口设置4个主要参数:①传感器输出信号电压最小值,②传感器输出信号电压最大值,③传感器输出信号电压最小值对应的下限显示量程,④传感器输出信号电压最大值对应的上限显示量程。这4个要素设置到A/D转换板上后,就与某路外接的传感器建立了采样和显示协议。这4个要素设置错误会影响到测量精度,缺少任何一项这一路通道就会被系统关闭。每路通道测量精度:0.1℅,阻抗≥1兆欧。4要素的参数设置范围如下:

①传感器输出信号电压最小值可设定范围05V

②传感器输出信号电压最大值可设定范围05V

③传感器输出信号电压最小值对应的下限显示量程可设定范围:-99999999

④传感器输出信号电压最大值对应的上限显示量程可设定范围:-99999999

另外,8路通用传感器输入口接电流输入时,需先在A/D转换板某路通道的两个输入端(信号输入端和接地端)并联一个电阻,将电流信号变换成电压信号,同时在电脑设置①②项要素时,也要用公式U=IR把电流换算成电压来设置,如:传感器输出的是420mA电流信号,我们可以在A/D转换板某路通道的两个输入端并联一个05W 250欧的电阻,让420mA电流通过250欧电阻,在电阻的两端就能产生一个15V的电压信号(根据公式U=IR可以算出信号电压最小值 = 250×00041V; 信号电压最大值 = 250×0025V),最后用电脑设置信号电压最小值为1V;信号电压最大值为5V写入A/D转换板。

三、上电启动系统

先把SIM卡插入JB的SIM卡座内,并向右滑动SIMLOCK翻盖锁住SIM卡。再把A/D转换板插到JB35G右侧的TTL串口(也可以带电拔插)。插的方向不能反,根据线路板上的标记+5V对+5V、GND对GND、→对→、←对←。最后给JB35G模块接通12V稳压电源,这时A/D转换板上的发光管会亮灭闪动,表示正在登陆GSM网络。大约20~30秒后A/D转换板上的发光管变成常灭,表示系统已经登陆GSM网络。在系统没有登陆GSM网络时,所有的功能和设置都无法实现。






 

四、电脑设置A/D转换板参数

系统登陆网络后,先把U1~U8通道外接的传感器分离A/D转换板,再把电脑串口用配套的设置电缆线连到JB35G的串口,运行JB35G专用电脑设置软件V5.0,(JB 35G 的其它设置页和A/D转换板无关),只要点击进入第九页“A/D转换板设置”,对A/D转换板的以下参数进行设置:

 

L1~L5地址栏:此栏最多可以写入8个字,当此路温度传感器出现超限报警时,会把此地址內容加到报警短信中,一起发到用户的手机里,使用户迅速明白是哪一路温度传感器出现了紧急情况。
L1~L5下限报警值:温度低于此下限值将发出超限报警短信。
L1~L5上限报警值:温度高于此上限值将发出超限报警短信。
L1~L5下限报警时打开:下限报警时,打开JB35G的此路继电器。
L1~L5上限报警时打开:上限报警时,打开JB35G的此路继电器。

U1~U8传感器输出电压最小值:四要素之①,缺省将关闭此通道。
U1~U8传感器输出电压最大值:四要素之②,缺省将关闭此通道。
U1~U8传感器下限显示量程:四要素之③,缺省将关闭此通道。
U1~U8传感器上限显示量程:四要素之④,缺省将关闭此通道。

U1~U8显示的单位符号:被测量物理量的单位
U1~U8地址:出现超限报警时,在短信中提示用户报警地点。
U1~U8下限报警值:可在显示量程范围中设定一个下限报警值。
U1~U8上限报警值:可在显示量程范围中设定一个上限报警值。
U1~U8下限报警时打开:下限报警时,打开JB35G的此路继电器。
U1~U8上限报警时打开:上限报警时,打开JB35G的此路继电器。

13路传感器达到设定的上下限报警值时,都向这1~6个手机发送报警短信。如:L1路温度超过设定的上限值时,左边写入的这四个手机能同时收到以下报警短信:

“紧急报警!L1(大庆1号油管温度)现已达到86℃,超过了上限预定值85℃。已打开J4继电器自控。”
设好每路传感器的参数后,点击“立即写入本页”写入A/D转换板,写入A/D转换板的参数即使断电也不会丢失。

五、用户发起请求单次回传测量结果

用户发起请求单次回传测量结果有两种方法:⑴拨打JB 35G 振铃触发。用手机拨打JB 35G 模块,听到2声回铃音后挂断,5-6秒后手机就能收到一条现场5路温度和8路传感器测量值的短信。振铃触发的好处在于通话双方都没进入通话状态,是完全免费的触发方式。A/D转换板只要接收到来电振铃时的来电显示号码,就立即启动A/D转换测量现场13路传感器,并把结果以短信的形式发回给来电显示号码的手机。因此,JB 35G 上的SIM卡必须开通来电显示功能,且A/D转换板上的X1必须短接。另外,必须用手机拨打触发,不能用固定电话。⑵发短信触发。你也可以用手机编辑发送“测量”两个字给JB 35G ,同样也能返回一次现场数据。两种方法回传的测量短信内容格式如下:(发回1条短信就能把现场13路传感器的数值都回传)

L122250C

L2102000C

L3-12650C

L422250C

L522250C

U150000V

U291075MPa

U310458A

U465560RH

U51750L /S

U650750V

U722750C

U822750C


六、用户发起请求定时连续回传测量结果
用户只要发送短信“间隔XX秒”给JB35G就能实现定时连续回传测量结果短信,其中XX代表需要间隔的时间,可以设定为30秒~86400秒(24小时),但必须把时分换算成秒。例如:你用手机编辑发送“间隔60秒”给JB35G就能实现每过60秒向你的手机回传一次现场测量数据。发送“间隔86400秒”,就能在每天的同一个时间收到一次测量数据,以便于监控中心对现场数据进行日统计。发送“取消”短信给JB35G就能取消定时连续回传。回传的测量短信内容格式同上。

七、平移修正误差
U1~U8路通用传感器输入口的测量误差主要由以下几个原因造成:⑴传感器本身的测量误差,⑵A/D转换板的转换误差,⑶传感器与A/D转换板之间的连线过长,造成衰减引起误差。我们可以采用上下平移整个显示量程范围,来修正误差,具体方法是:①测量值比实际值大k,整个显示量程向上平移k,即下限显示量程+k;上限显示量程+k。②测量值比实际值小k,整个显示量程向下平移k,即下限显示量程-k;上限显示量程-k。例如:U1通道外接了一个温度传感器,设置的显示量程范围是:-40℃~125℃,在室温25℃时的测量值为22.5℃,小了2.5℃。我们可以把整个显示量程向下平移2.5,即把量程范围调整为-42.5℃~122.5℃重新用电脑写入A/D转换板,即可修正误差。

八、发短信空中改写A/D转换板的部分设置参数


手机短信设置或控制指令

A/D转换板回传信息

含义

测量?? (或拨打电话2声后挂断)

(现场测量数据)

单次回传测量数据。

间隔XX秒

(现场测量数据)

定时连续回传? (30秒≤XX≤86400秒)

取消

(无)

取消定时连续回传测量数据

号码Y139XXXXXXXX

Y)139XXXXXXXX

设置第Y个上下限超限短信报警号码 (1≤Y≤6)

号码Y删除

Y)

删除第Y个上下限超限短信报警号码 (1≤Y≤6)

号码查询

1)139XXXXXXXX……

查询已设的上下限报警号码

LX:上限80度,下限-10度。

LX:080,-10

设置第LX路温度上下限报警预定值(1≤X≤5)

UX:上限4.120V,下限0V。

UX:412,000

设置第UX路电压上下限报警预定值(1≤X≤8)

LX:上限关,下限关。

LX:OFF,OFF

禁止第LX路温度上下限报警(1≤X≤5)

UX:上限关,下限关。

UX:OFF,OFF

禁止第UX路电压上下限报警(1≤X≤8)

限值查询

LX:080,-10……

查询已设的上下限报警预定值

LX:上开J5,下开J6。

LX:J5,J6

设置温度上下限报警时吸合继电器自控(1≤X≤5)

UX:上开J7,下开J8。

UX:J7,J8

设置电压上下限报警时吸合继电器自控(1≤X≤8)

LX:上开无,下开无。

LX:JX,JX

禁止温度上下限报警时吸合继电器自控(1≤X≤5)

UX:上开无,下开无。

UX:JX,JX

禁止电压上下限报警时吸合继电器自控(1≤X≤8)

控制查询

LX:J5,J6……

查询已设的上下限报警吸合继电器自控

注:以上指令表中带有“,”的指令,“,”前后设置参数可以缺省,也可以把这些指令拆分组合使用。
如 L1:上限80度,下限-10度。(完整)
L1:上限80度。??????????? (缺省后半部分)
L1:下限-10度。?????????? (缺省前半部分)
L1:上限关,下限-10度。?? (拆分组合)
L1:上限80度,上开J5。??? (拆分组合)

九、抗干扰措施
⑴传感器输出的是弱电压信号时,引线要尽可能短。
⑵较长的传感器信号引线应采用屏蔽线连接,屏蔽层接大地。
⑶传感器信号引线尽量与100V以上的动力线分开走线。
⑷在可能的情况下,使用净化电源或隔离电源。
⑸继电器控制的执行电器与系统不要共用一个电源。
⑹系统供电与感性负载(如交流接触器)供电尽量分开,并在感性负载控制节点上并联RC火花吸收电路。

十、A/D转换的固定
常规的固定方法是:把A/D转换板和JB35G的TTL串口之间用4根排线连接,再把A/D转换板和JB35G分别固定在机箱里。
为了节省空间,也可以采用左图的特殊固定方法,把A/D转换板直接焊在JB35G背面的TTL串口上,并在两者叠加的区域垫上绝缘材料。用这种方法固定后,A/D转换板和JB35G就变成了一个整体,好象JB35G在原有功能的基础上就又增加了13路物理量的遥测。



附:应用实例
(一)短信测量多路温度
A/D转换板上有5路温度测量通道L1~L5,只要接上DS18B20温度传感器就能测量5个点的温度。但在一些工业应用中,需要测量更多路的温度,这时我们可以把U1~U8也扩展成温度测量,这样一块A/D转换板就能同时测量13路温度。本例就是用于大庆油井的多路油管的多点温度测量实例。U1~U8外接的8路温度传感器采用Microchip公司出品的集成温度传感器TC1047,TC1047温度传感器的特性如下:
⑴ 测温范围: -40℃~125℃;测量精度:±2℃
⑵ 信号输出: 0.1~1.75V
⑶ 电??? 源: 5VDC/ 35微安
也就是说,TC1047温度传感器在-40℃时,对应输出最小信号电压为0.1V;? 在125℃时,对应输出最大信号电压为1.75V。用电脑按左图参数设置A/D转换板U1~U8的四要素。需要上下限超限报警,则输入需要报警的上下限报警值,以及6个报警号码。最后点击“立即写入本页”写入A/D转换板。
另外,每路TC1047耗电只有35微安,且不是感性负载,可以直接用A/D转换板上的5V电源供电,基本不会影响A/D转换板的测量精度。如果所有传感器的总耗电大于30毫安以上或有感性负载,传感器电源就必须单独电源供电。

 

重点强调:象TC1047这类弱电压信号输出传感器,电压输出范围小(在0.1~1.75V之间),以0.01V/℃的单位步进输出,传感器信号引线应尽可能短(小于3米),并采用2芯屏蔽线连接,屏蔽层把TC1047的负电源脚、A/D转换板的负电源和不锈钢管外壳连在一起,中间的2芯线连接TC1047的信号和电源脚。否则信号引线上的交流感应干扰电压都远远大于0.01V,造成测量值忽高忽低,且容易误报。

 

(二)短信测量液体压力
本例也是用在油管压力的测量和超限报警。压力传感器采用北京传感星空自控技术有限公司www.cgxk163.com出品的CGYL-203压力传感器、变送器,这种传感器的特性如下:
⑴ 量?? 程:0~100MPa
⑵? 变送输出:4~20mA
⑶? 电??? 源:24V(13~36V)DC
⑷? 被测介质:316不锈钢兼容的液体、气体
⑸? 测量精度:0.2、0.3 、0.5级
也就是说,这种传感器在0MPa时输出4mA的电流信号;在100MPa时输出20mA的电流信号。首先要把4~20mA电流信号转换成电压信号,方法是:在A/D转换板某路通道的两个输入端(信号输入端和接地端)并联一个0.5W 250欧的电阻,让4~20mA电流通过250欧电阻,在电阻的两端就能产生一个1~5V的电压信号(根据公式U=IR可以算出信号电压最小值 = 250×0.004=1V; 信号电压最大值 = 250×0.02=5V)。用电脑按左图参数设置A/D转换板U1的四要素。在实际应用中,当压力超过40MPA以上油管可能会爆裂,因此要设定一个上限压力短信报警值和上限打开J8继电器自动切断压缩泵的电源。

压力传感器电源必须单独24V电源供电。

 

 

(三)短信测量液体流量
流量传感器采用天津市迅尔仪表科技有限公司www.sure365.com.cn出品的LWGY/T─25涡轮流量传感器,传感器的特性如下:
⑴量程范围为0.5~10m3/h
⑵变送输出 4~20mA
⑶供电电源:12V±10%, 电流:≤10mA
也就是说,这种传感器在0.5m3/h时输出4mA的电流信号;在10m3/h时输出20mA的电流信号。首先要把4~20mA电流信号转换成电压信号,方法是:在A/D转换板某路通道的两个输入端(信号输入端和接地端)并联一个0.5W 250欧的电阻,让4~20mA电流通过250欧电阻,在电阻的两端就能产生一个1~5V的电压信号(根据公式U=IR可以算出信号电压最小值 = 250×0.004=1V; 信号电压最大值 = 250×0.02=5V)。用电脑按左图参数设置A/D转换板U1的四要素。

流量传感器电源必须单独12V电源供电。


 

(四)短信测量油罐容量
液位传感器采用重庆兆易科技发展有限公司http://www.zydc.com出品的RISEN—CS多功能小巧型超声波液位计,传感器的特性如下:
⑴量程范围:0~10m
⑵变送输出:4~20mA
⑶供电电源:12VDC/200mA 
也就是说,这种传感器在液位0米时输出4mA的电流信号;在液位10米时输出20mA的电流信号。首先要把4~20mA电流信号转换成电压信号,方法是:在A/D转换板某路通道的两个输入端(信号输入端和接地端)并联一个0.5W 250欧的电阻,让4~20mA电流通过250欧电阻,在电阻的两端就能产生一个1~5V的电压信号(根据公式U=IR可以算出信号电压最小值 = 250×0.004=1V; 信号电压最大值 = 250×0.02=5V)。用电脑按左图参数设置A/D转换板U1的四要素。并设定一个油量溢出上限短信报警值9.99米。

液位传感器电源必须单独12V电源供电。



(五)短信测量湿度
湿度传感器采用广州西博臣科技有限公司http://www.cbsen.com出品的CHTM01B电容型湿度传感器,传感器的特性如下:
⑴量程范围:0~100RH
⑵信号输出:0~3V
⑶供电电源:5VDC/5mA 
也就是说,CHTM01B湿度传感器在0℅RH时,对应输出最小信号电压为0V;? 在100℅RH时,对应输出最大信号电压为3V。用电脑按左图参数设置A/D转换板U1~U8的四要素。

另外,CHTM01B耗电只有5mA,且不是感性负载,可以直接用A/D转换板上的5V电源供电,基本不会影响A/D转换板的测量精度。如果接了8路CHTM01B传感器,总耗已电大于30毫安,就必须用另外单独电源供电。

 






(六)短信测量电流
电流传感器采用北京霍远科技有限公司http://www.hop-ctpt.com出品的HCT202DCG电流传感器,只要把被测交流电力线穿过传感器环芯就能采样到信号,传感器的特性如下:
⑴量程范围:0~50A交流(也可定制0~200A交流)
⑵信号输出:0~5V直流
⑶测量精度:±0.5℅
也就是说,穿过HCT202DCG电流传感器的电力线在0A时,对应输出最小信号电压为0V;? 在50A时,对应输出最大信号电压为5V。用电脑按左图参数设置A/D转换板U8的四要素。

 

本例中的压缩机额定工作电流15A,当压缩机停止时,需向值班人员发出报警短信,因此设定一个下限短信报警值1A;当压缩机过载或内部短路时,也需向值班人员发出报警短信,因此设定一个上限短信报警值35A。

 

HCT202DCG电流传感器不需电源供电。

(七)短信测量电压
A/D转换板上的U1~U8通用传感器输入口的本身量程就是0~5V,对于测0~5V的直流电压可以直接输入,并按下图U5来设置4要素。

如果要测更高的电压,可以按左图外接分压电阻来扩展量程:
当R1=9K;R2=1K时,量程就变成0~50V,并按上图U6来设置4要素。
当R1=99K;R2=1K时,量程就变成0~500V,并按上图U7来设置4要素。
当R1=999K;R2=1K时,量程就变成0~5000V,并按上图U8来设置4要素。

 

 


如果要测更低的电压信号,可以采用一定比例放大倍数的运放进行放大测量。如要测0~50mV的电压,我们可以用放大100倍的运放进行放大,再输入U1~U8,并按下图设置4要素。

选配件:A/D转换板的现场LED显示屏
A/D转换板上有一个显示输出插座。需要现场LED显示传感器的数值,可以增配0.56英寸12位LED显示屏。LED显示屏采用积木拼装结构,例如用户只需要现场显示3路传感器的数值,可以购买3条LED显示条拼装起来使用即可,最多可以把13条LED显示条拼装在一起使用,对应显示13路传感器的数值。通过显示条与显示条之间的积木拼装连接,使得所有显示条的电源线和数据线连接在一起,因此多条LED显示条拼装起来使用,只要给其中的一条LED显示条加上1A/5V的稳压电源和显示数据线,就能使全部LED显示条都工作起来。(LED显示条70元/条,显示条专用1A/5V开关电源10元/个)

多条LED显示条拼装起来后,可以根据显示屏大小锯4根条木钉成一个框,把显示屏固定在框内挂在墙上。

每条LED显示条上都有一个地址短路块跳码口D3D2D1D0,通过短路块的跳码可以选择此条LED显示屏是显示哪路传感器的数值。具体跳码如下:

 

此外,每条LED显示屏上还有一个蜂鸣器和两个继电器,当被跳码选中显示的传感器出现上下限报警时,蜂鸣器会发出鸣叫声,同时吸合继电器(上限报警吸合A继电器;下限报警吸合B继电器)。

 

短信测量A/D转换板100元/块(零售价)。
   包括以下配件:
    1.A/D转换板一块
    2.DS18B20温度传感器探头二根
    3.电压输入带夹电缆一根
    4.使用说明一份


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A/D转换板现场LED显示条80元/条。

   LED显示条专用1A/5V开关电源10元/块。

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