Датчики влажности IAKM, IRKM c протоколом ModBus

Описание датчика

Датчики влажности и температуры Mela® серии I предназначены для измерения с высокой точностью относительной влажности и температуры воздуха и других неагрессивных газов. Это компактные датчики в исполнении с клеммной головкой или со штекерным разъемом. Датчики имеют различные технологические применения.

Датчики этой серии имеют интерфейс RS485 с протоколом ModBus.

Все датчики этой серии поставляются по умолчанию со стандартным фильтром ZE17. Для более высоких требований, например, для метеорологии, при высокой скорости воздуха, при нагрузке на сенсор солевым туманом, песком или пылью рекомендуется исполнение с другим фильтром — с более высоким уровнем защиты.

Технические характеристики датчика влажности

Влажность
Диапазон измерения	0...100% отн. вл.
Точность измерения 10...90% отн. вл. при 23°С	±1,5% относительной влажности
<10% и >90% отн. вл.	±2% относительной влажности
Влияние температуры ТК (= 23°С)	<0,05% относительной влажности/К
Влияние напряжения питания (Базис 18В) (MODBUS)	<0,055% относительной влажности/В
Температура
Измерительный элемент (DIN IEC 751)	Pt1000 1/3-DIN Kl.B
Точность при 23°С	±0,2 К
Влияние температуры ТК (= 23°С)	<0,005% К/К
Влияние напряжения питания (Базис 18В) (ModBus)	<0,023 K/В
Общие данные
Напряжение питания, внешнее	5...30 В DC
Максимальная длина кабеля RS232/RS485	15 м/1000 м
Температура окружающей среды	–40...85°С
Степень защиты со строны сенсора (IP54 для фильтра ZE20/21/22)	IP30
Степень защиты штепсельного разъема	IP67
Собственное потребление электроэнергии	<7 мА
Электромагнитная совместимость	EN 61326-2-3

Компактные датчики RC, PC. Габаритные размеры

Кронштейн для настенного монтажа 20.009 (заказывайте отдельно)	IAKM серия	IRKM серия
Пластина для крепежа ZA 20 (заказывайте отдельно)

Инструкция для датчика с протоколом MODBUS RTU

Последовательный формат и скорость передачи

При передаче данных по интерфейсу EIA RS–485 датчики с протоколом ModBus располагают следующими параметрами:

• Полудуплекс по одной паре
• 19200 бит в секунду
• 8 бит данных
• Нет проверки четности
• 1 стоп-бит
• Интервал опроса (рекомендуется) >5 с
• Максимально 8 регистров за 1 запрос

Обзор доступных регистров ModBus

В стандарте ModBus не однозначно прописано, в чем отличие между входным регистром (Input register, только для чтения) и регистром хранения (Holding register, для записи и чтения), поэтому диапазоны адресов обоих регистров в ModBus датчиках от Mela® одинаковые. Все регистры читаются с помощью кода функции ModBus «03» (Read Holding Register) или кода функции «04» (Read Input Register). Таблица ниже содержит все регистры датчиков с протоколом ModBus от Mela®:

16-ричный номер ModBus регистра	Формат	Значение	Направление
0000-0001	Float (32 бита)	Температура в °С	Только для чтения
0002	Int (16 бит)	Аварийный код температуры	Только для чтения
0003-0004	Float (32 бита)	Влажность воздуха в % отн. вл.	Только для чтения
0005	Int (16 бит)	Аварийный код влажности	Только для чтения
0006-0007	Long (32 бита)	Серийный номер датчика	Только для чтения
0205	Int (16 бит)	ModBus-адрес датчика	Запись и чтение

Аварийные коды:

Канал температуры:
0 = Нет аварийного кода, температура в диапазоне
1 = Температура выше диапазона
2 = Температура ниже диапазона
3 = Нет сигнала от сенсора
4 = Короткое замыкание в PT1000 (Сопротивление <500 Ом)

Канал влажности:
0 = Нет аварийного кода, влажность в диапазоне
1 = Влажность завышена (=100%)
2 = Влажность занижена (=0%)
3 = Нет сигнала от сенсора
4 = Дефект сенсора

Конфигурация адреса ModBus

Каждый датчик имеет индивидуальный адрес ModBus, который можно изменить с помощью ModBus протокола.

С помощью команды записи в регистр «0205» (см. таблицу выше) можно изменить адрес ModBus каждого датчика.

Команда записи в адресный регистр предполагает знание правильного значения адреса в сети ModBus. По умолчанию датчик имеет адрес ModBus 255, и его можно опросить по этому адресу в любом случае.

По этой причине адрес 255 должен быть исключен из списка адресации в сети, потому что все датчики Mela® с адресом 255 одновременно ответят.

Как исключение из этого правила — работа одного датчика в сегменте сети, например, при работе сервисного интерфейса, при вводе в эксплуатацию в режиме тестирования или когда присутствует постоянно только один датчик в сети. В таблице ниже представлена структура ModBus посылки с командой записи для изменения адреса ModBus:

Адрес датчика	Код функции	Адрес регистра	Аргумент (новый адрес ModBus)	Контрольная сумма CRC
8 бит	8 бит	16 бит	16 бит	16 бит
Например, 255	06 (запись в регистр)	205	0—254 (255 резервный)	Контрольная сумма CRC
FFh	06h	00CDh	0000h...00FEh	CRC

Чтение измеренных значений

Регистры ModBus датчика Mela® читаются командой с кодом функции «03» (Read Holding Register) или с кодом функции «04» (Read Input Register). В обеих командах может быть указан не один регистр для чтения, а диапазон адресов. Все регистры, заданные командой, между начальным и конечным адресом включительно будут прочитаны. Таким образом можно одной командой прочитать измеренное значение одновременно с аварийными кодами и серийным номером (диапазон адресов 0000...0007). Если начальный и конечный адрес в команде идентичны, то прочитается регистр только с этим единственным адресом.

В следующем примере читаются первые два ModBus регистра (0000...0001), хранящие в формате Float32 значение температуры. Адрес 119 выбран произвольно.

Адрес датчика	Код функции	Начальный регистр	Конечный регистр	Контрольная сумма CRC
8 бит	8 бит	16 бит	16 бит	16 бит
119	3	0000	0001	Контрольная сумма CRC

Применение внутренних оконечных согласующих резисторов

Датчики с ModBus интерфейсом имеют встроенный согласующий резистор, сопротивлением 135 Ом.

У стержневых датчиков в исполнении IAKMM....7Sx можно активировать резистор с помощью замыкания 3-го и 7-го контактов (перемычка в ответной части разъема, со стороны кабеля).

Согласующий резистор рекомендуется применять в следующих случаях:

• Работа одного датчика в сети — при средних и больших длинах кабеля
• Работа в сети с несколькими датчиками при следующих параметрах
  • сопротивление подтягивающих резисторов на линиях D0 и D1 (A и B) в Мастер-устройстве более 750 Ом
  • дифференциальное напряжение на линиях A и B меньше или равен 5 В
  • количество датчиков в сетевом сегменте меньше 10 при интервале опросов более 1 секунды в общей сети.

В других случаях не рекомендуется применять внутренний оконечный согласующий резистор для стержневого исполнения датчика (исполнение IAKMM....7Sx), чтобы гарантировать точность измерения. В этом случае резистор должен быть расположен отдельно от датчика по причине нагрева.

Примечание: Важным параметром для нагрева согласующего резистора является частота опроса всех датчиков в сети. При небольшой длине линии (до 20м) можно отказаться от применения согласующего резистора.

Методы программирования адреса

1. В определенной тестовой сети

• Рекомендуется для входного контроля датчика
• Необходим ПК с интерфейсом RS-485 и ModBus-Master ПО (например, ModBus Poll) или системой ModBus-Master
• В качестве опции дополнительно поставляются ПО и адаптер RS-485

2. В текущей сети (с дистанционным управлением)

• Для дополнительных изменений в текущей сети
• Новый адрес передается имеющимся ModBus Master, который посылает команду «запись» в регистр 0205 в датчике (см. абзац «Конфигурация адреса ModBus»)

3. С мобильным ПК в текущей сети (настройка по месту)

• Для дополнительных изменений в текущей сети
• Датчики серии КRС.MS485 (с клеммной головкой) отделяются от текущей сети ModBus методом удаления электронного ключа (Dongl) из сервисного интерфейса. Остальные датчики отделяются от сети или с помощью отключения соединительного разъема (версия с разъемом) или вручную (версия с кабелем)
• Необходим мобильный ПК с интерфейсом RS-485 и ModBus-Master ПО (например, ModBus Poll)
• В качестве опции поставляются ПО и адаптер для программирования адреса

Дополнительные принадлежности

Наименование	Код заказа	Описание
Кабель с SUB-D разъемом	IAKMR.02.00-02.5 (стандарт) IAKMR.02.40-xx.x IAKMR.02.67-xx.x (по запросу)	Соединительный кабель с 5-контактным разъемом Binder со стороны датчика и 9-контактным SUB-D разъемом для прямого подключения к COM порту ПК длиной xx.x метров (не более 15 м. По умолчанию 2,5 м.) Максимально допустимая температура окружающей среды: Соединительная муфта и кабель (IP40/IP67) –40...85°С SUB-D-разъем (подключение к ПК) (IP30) –10...50°С
Кабель с SUB-D разъемом	IAKMM.02.40-xx.x IAKMM.02.67-xx.x (по запросу)	Соединительный кабель с 7-контактным разъемом Binder со стороны датчика. Конец кабеля имеет открытые жилы. Максимально допустимая температура окружающей среды: Соединительная муфта и кабель (IP40/IP67) –40...85°С
USB-адаптер COM -> USB	USB adapter	USB-адаптер для подключения канала передачи данных SUB-D к ПК или ноутбуку через USB-интерфейс.
Сервисный кабель ModBus -> USB	IAKMM.02.SK-01.8 IRKMM.02.SK-01.8	Для версии с разъемом Для версии с клеммной головкой
Защитный кожух	ZA 161/1	Защита от погодных условий для стержневых датчиков Ø20 мм. Рекомендуется для защиты от осадков и солнечных лучей.
Стандарты влажности	ZE 31/1-12 ZE 31/1-33 ZE 31/1-75 ZE 31/1-84	Стандарт влажности для перепроверки точности датчиков 12% отн. вл. при 25°С Стандарт влажности для перепроверки точности датчиков 33% отн. вл. при 25°С Стандарт влажности для перепроверки точности датчиков 75% отн. вл. при 25°С Стандарт влажности для перепроверки точности датчиков 84% отн. вл. при 25°С
Адаптер	ZE33	Адаптер для стандарта влажности ZE31/1...

Бесплатное ПО VisualPMU

Это простое и очень наглядное ПО визуализации данных поддерживает передачу данных одного датчика через COM-порт ПК или ноутбука.

Для подключения датчика к ПК через COM-порт дополнительно требуется интерфейсный кабель типа KPC.МS.02 или KPC.RS.02 (см. таблицу «Дополнительные принадлежности» выше).

При подключении датчика к полному COM порту дополнительное питание не требуется.

Для подключения через USB требуется дополнительно USB-адаптер (см. таблицу «Дополнительные принадлежности» выше).

Программа отображает в виде графиков относительную влажность, точку росы и температуру (С или F). Кроме того в программе есть простая функция «Регистратор данных». Записанные данные могут быть экспортированы в другую программу.

Эту версию ПО можно скачать на сайте www.melasensor.ru или www.galltec-mela.de бесплатно.

Инструкция для пользователей

Монтаж датчиков влажности и температуры

Установите датчики в месте с характерными значениями влажности и температуры. Положение датчика при установке (горизонтальное, вертикальное) возможено любое. Датчик нужно установить так, чтобы избежать попадание на него воды.

Обратите пожалуйста внимание на установку максимально допустимой температуры окружающей среды датчика. Датчики нужно устанавливать так, чтобы температура окружающей среды не превышала допустимый параметр (>85°С).

Датчик, работающий в чистых средах не требует обслуживания.

Пыль и другие твердые частицы не повреждают чувствительный элемент. При сильном запылении может нарушиться динамика работы чувствительного элемента.

Если необходимо очистить датчик, можно осторожно отвинтить фильтр и промыть его. Таким же образом можно осторожно продуть или осторожно промыть дистиллированной водой сам чувствительный элемент для удаления загрязнения. Пожалуйста, обратите внимание на то, что только после полного высыхания чувствительного элемента и его непосредственного окружения (защитный колпачок) датчик снова измеряет без ошибок.

Конденсат, брызги и роса не повреждают датчик, но приводят к ошибкам при измерении до полного высыхания датчика и его непосредственного окружения.

Вредное воздействие на датчик

Агрессивные и содержащие растворители среды в зависимости от вида и концентрации могут стать причиной ошибок при измерении и поломки датчика. Осадок, который образуется на водоотталкивающей пленке чувствительного элемента (смолы, лаки, копоть, аэрозоли и т. д.) оказывают вредное воздействие.

Для простой перепроверки функций на месте установки датчика мы рекомендуем применять наш проверочный эталон влажности ZE31/1-x (см. таблицу «Дополнительные принадлежности» выше).

Допустимые отклонения измеренного значения влажности

Инструкция для датчиков с выходом RS232

Рабочее программное обеспечение HyperTerminal (Windows)

Показания датчиков серии IRKMR можно считывать через COM-порт с помощью стандартного HyperTerminal (Windows).

Нижеприведенное изображение показывает переданные данные от датчика влажности и температуры.

Настройка подключения

Протокол ASCII

Начало протокола	Конец протокола	Разделительный символ
@	«CR» и «LF»	«;»

Измеряемые данные посылаются непрерывно на TxD-контакт как ASCII символы:

@Т	знак	температура	аварийный код	F	влажность	аварийный код	серийный номер	контрольная сумма	CR	LF
Пример:
@Т;	+	021.37;	А00;	F;	038.92;	А00;	12345678;	38	Возврат каретки	Перевод строки

Контрольная сумма рассчитывается следующим образом:

Контрольная сумма = 255 – (Σ_10-чная % 256) = контрольная сумма _10-чная = контрольная сумма _{16-ричная}

где: % — деление по модулю

Контрольная сумма = 255 – (1991 % 256) = 255 – 199 = 56 = 38_{16-ричное}

Контрольная сумма не передается как однобайтовый шестнадцатеричный символ, а переводится в ASCII (два байта).

Пользователь имеет возможность проверить безошибочность передачи данных, сравнив значения переданной и рассчитанной контрольных сумм.

Аварийные коды:

Канал температуры:
А00 — нет аварийного кода, температурные значения в пределах нормы
А01 — диапазон измерения температуры выше измерительного диапазона
А02 — диапазон измерения температуры ниже измерительного диапазона
А03 — нет сигнала
А04 — короткое замыкание РТ1000 (сопротивление <500 Ом)

Канал влажности:
А00 — нет аварийного кода, значения влажности в пределах нормы
А01 — диапазон измерения влажности выше измерительного диапазона (=100% относительной влажности)
А02 — диапазон измерения влажности ниже измерительного диапазона (=0% относительной влажности)
А03 — нет сигнала от сенсора
А04 — неисправность чувствительного элемента влажности

Схема соединений

Схема подключения RS232

IAKMR... (RS 232)	IRKMR... (Коммутационная головка)
Выход Наименование 1 (Vcc) 2 RxD 3 TxD 4 Vcc 5 GND

Схема подключения RS 485 ModBus

IAKMM... (RS 485 MODBUS RTU)	IRKMM... (Коммутационная головка)
Выход Наименование 1 TX 2 D0/A/Данные 3 D1/B/Данные 4 Vcc 5 GND 6 RX 7 Диспетчеризация

Подключение кабеля для датчиков серии IAKMR...

Обозначение при заказе. Модельный ряд датчиков

Пример: IAKMM.00.F148.517.7S8

I

.

.

.

Исполнение

Ø22 мм (Al) разъем

A

Ø22 мм (Al) головка

R

Ø15 мм (нерж.) головка

T

Выходная физическая величина

Влажность + температура

K

Влажность

F

Выходной сигнал

RS232

R

RS485 ModBus RTU

M

Специальное исполнение

Нет

0

Антивибрационная защита

0V

Для работы под давлением

0D

Измерительный диапазон ОВ 1F

0...100% ОВ

F1

Измерительный диапазон t°C 2Т

–40...+85°C

48

Напряжение питания

5...30 В DC

5

Фильтр

ZE16

16

ZE17

17

ZE18

18

ZE20

20

ZE21

21

ZE22

22

Способ подключения

Штекерное подключение 5-контактное (RS232 ASCII)

5S8

Штекерное подключение 7-контактное (RS485 ModBus)

7S8

Клеммная головка

007

Кабель с разъемом (опционально). Обозначение при заказе.

Пример: IAKMM.02.40-05.8	IAKM		.02.		-
Способ подключения
RS232		R
ModBus RTU		M
Степень защиты
IP40				40
IP67				67
Длина кабеля
Длина кабеля указывается в метрах						xx.x

Сервисный кабель для датчиков с ModBus (опционально). Обозначение при заказе.

Пример: IAKMM.02.SK-01.8	I		KM.02.SK-01.8
Способ подключения
Разъем		A
Коммутационная головка		R

Баннеры:

• 
• 

Региональные офисы ООО "КИП-Сервис":

Волжский тел. (8443) 34-20-06	Москва тел. (495) 760-33-62	Астрахань тел. (8512) 54-92-05
Липецк тел. (4742) 23-39-56	Белгород тел. (4722) 31-70-33	Краснодар тел. (861) 255-97-54
Саратов тел. (8452) 39-49-10	Новороссийск тел. (8617) 76-47-94	Пятигорск тел. (8793) 33-70-98
Ставрополь тел. (8652) 35-74-16	Ростов-на-Дону тел. (863) 244-10-04	Чебоксары тел. (8352) 28-06-28