水質(zhì)是指水和水中所含雜質(zhì)共同構(gòu)成水的物理、化學(xué)和生物學(xué)的綜合性質(zhì)。水質(zhì)的特性決定了水質(zhì)傳感器區(qū)別于傳統(tǒng)傳感器,具有多樣性、跨學(xué)科性等特點(diǎn)。隨著人為污染日趨嚴(yán)重,工業(yè)生產(chǎn)釋放的廢水、廢渣,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)使用的農(nóng)藥、化肥以及大量的生活污水和垃圾排入水中,水體特征更加復(fù)雜,導(dǎo)致水質(zhì)傳感器的研究更加復(fù)雜。隨著微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展,以及各種新材料、新元件、新工藝及新技術(shù)的引入,水質(zhì)傳感器技術(shù)得到了快速發(fā)展。針對目前水質(zhì)傳感器仍然存在的一些問題,本文研究和實(shí)現(xiàn)了一種新型多參數(shù)在線水質(zhì)傳感器。本文的主要研究內(nèi)容概括如下：(1)研究了水質(zhì)傳感器系統(tǒng)的三個關(guān)鍵問題：可靠性、低功耗、自維護(hù)。
在線智能型葉綠素A傳感器
AMT-YLS300
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用戶須知
- 使用前請?jiān)敿?xì)閱讀本說明書，并保存以供參考。
- 請遵守本說明書操作規(guī)程及注意事項(xiàng)。
- 在收到儀器時，請小心打開包裝，檢視儀器及配件是否因運(yùn)送而損壞，如有發(fā)現(xiàn)損壞，請立即通知生產(chǎn)廠家及經(jīng)銷商，并保留包裝物，以便寄回處理。
- 當(dāng)儀器發(fā)生故障，請勿自行修理，請直接聯(lián)系生產(chǎn)廠家的維修部門。
目錄
一、 應(yīng)用環(huán)境說明 4
二、 技術(shù)性能和規(guī)格 4
1. 技術(shù)參數(shù) 4
2. 尺寸圖 5
三、 安裝和電氣連接 6
1. 安裝 6
2. 電氣連接 6
四、 維護(hù)和保養(yǎng) 6
1. 維護(hù)日程和方法 6
2. 注意事項(xiàng) 6
3. 常見問題 6
五、 質(zhì)量和服務(wù) 7
1. 質(zhì)量保證 7
2. 配件和備件 7
一、 應(yīng)用環(huán)境說明
自清潔葉綠素傳感器采用的光學(xué)技術(shù)，帶有自動清潔刷，一體化設(shè)計(jì)，具有高效率的電源管理、堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定的傳感器性能，免于維護(hù)和頻繁校準(zhǔn)，可*在線使用?？捎糜诤恿?、湖泊、池塘、海洋調(diào)查、養(yǎng)殖業(yè)、飲用水源、藻類和浮游植物狀況的研究、調(diào)查和監(jiān)測。
- 數(shù)字傳感器，RS485輸出，支持Modbus
- 0～400ug/L或0～100RFU
- 分辨率：0.1ug/L
- 0～50℃；IP68防護(hù)，水深20米以內(nèi)
- 內(nèi)置溫度傳感器
- 帶自動清潔刷，有效消除氣泡，減少沾污對測量的影響
二、 技術(shù)性能和規(guī)格
1. 技術(shù)參數(shù)
量程范圍 | 0～400ug/L或0～100RFU |
分辨率 | 0.1 ug/L |
防護(hù)等級 | IP68 |
深深度 | 水下20米 |
溫度范圍 | 0～50℃ |
傳感器接口 | 支持RS-485，MODBUS協(xié)議 |
電源信息 | DC12V±5%，電流＜50mA（非清洗時） |
外殼直徑 | 33mm |
外殼長度 | 156mm |
探頭線纜長度 | 10米，其它長度可定制 |
功耗 | ＜1W |
外殼材質(zhì) | POM |
尺寸圖
atI;33-I648-O324
一、 安裝和電氣連接
1. 安裝
安裝距離要求：與側(cè)壁保持3cm 以上，與底部保持10cm 以上。
2. 電氣連接
- 紅色線---電源(VCC)
- 黑色線---地線(GND)
- 綠色線---485數(shù)據(jù)_A(485_A)
- 白色線---485數(shù)據(jù)_B(485_B)
- 裸露線---屏蔽層
完成接線后，應(yīng)仔細(xì)檢查，避免通電前的錯誤連接。
線纜規(guī)格說明：考慮到線纜*浸泡在水中（包括海水）或暴露在空氣中，線纜具有一定的防腐蝕能力。線纜外徑Φ5mm，所有接口均已做防水處理。
二、 維護(hù)和保養(yǎng)
1. 維護(hù)日程和方法
在線葉綠素傳感器帶有自動清潔刷，可以自動進(jìn)行清潔，不需要頻繁地進(jìn)行清洗。
l 傳感器外表面：用自來水清洗傳感器的外表面，如果仍有碎屑?xì)埩?，用濕潤的軟布進(jìn)行擦拭，對于一些頑固的污垢，可以在自來水中加入一些家用洗滌液來清洗。
l 檢查傳感器的線纜：正常工作時線纜不應(yīng)繃緊，否則容易使線纜內(nèi)部電線斷裂，引起傳感器不能正常工作。
l 檢查傳感器的測量窗口是否有臟污，清潔刷是否正常。
l 檢查傳感器的清潔刷的海綿有否有破損。
2. 注意事項(xiàng)
探頭中含有敏感的光學(xué)部件和電子部件，確保探頭不要受到劇烈的機(jī)械撞擊。探頭內(nèi)部沒有需要用戶維護(hù)的部件。
3. 常見問題
錯誤 | 可能的原因 | 解決方法 |
操作界面無法連接或不顯示測量結(jié)果 | 控制器與線纜連接出錯 | 重新連接控制器和線纜 |
線纜故障 | 請 | |
測量值過高、過低或數(shù)值持續(xù)不穩(wěn)定 | 傳感器視窗被外物附著 | 清洗傳感器視窗表面 |
傳感器海綿破損 | 更換傳感器海綿 |
在線智能型葉綠素A傳感器
三、 質(zhì)量和服務(wù)
1. 質(zhì)量保證
- 質(zhì)檢部門有規(guī)范的檢驗(yàn)規(guī)程，具備*完善的檢測設(shè)備和手段，并嚴(yán)格按照規(guī)程檢驗(yàn)，對產(chǎn)品做72小時老化實(shí)驗(yàn)、穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)，不讓一支不合格產(chǎn)品出廠。
- 收貨方對不合格率達(dá)到2%的產(chǎn)品批次直接退回，所有產(chǎn)生的費(fèi)用由供貨方承擔(dān)?？剂繕?biāo)準(zhǔn)參考供貨方提供的產(chǎn)品說明。
- 保證貨源數(shù)量和出貨速度。
2. 配件和備件
此產(chǎn)品包括：
- 傳感器1支
- 說明書1份
- 合格證1張
3. 售后服務(wù)承諾
本公司提供自銷售日起一年內(nèi)的本機(jī)售后服務(wù)，但不包括不當(dāng)使用所造成的損壞，若需要維修或調(diào)整，請寄回，但運(yùn)費(fèi)需自負(fù)，寄回時需確定包裝良好以避免運(yùn)送途中損壞，本公司將免費(fèi)維修儀器的損壞。
附錄 數(shù)據(jù)通信
- 數(shù)據(jù)格式
Modbus通信默認(rèn)的數(shù)據(jù)格式為：9600、n、8、1（波特率9600bps，1個起始位，8個數(shù)據(jù)位，無校驗(yàn)，1個停止位）。
數(shù)據(jù)類型為：浮點(diǎn)數(shù)型式
- 信息幀格式（xx代表一個字節(jié)）
- 讀數(shù)據(jù)指令幀：
01 03 xx xx xx xx xx xx
地址 功能碼 寄存器起始地址 寄存器數(shù)量 CRC校驗(yàn)碼（低字節(jié)在前）
- 讀數(shù)據(jù)應(yīng)答幀：
01 03 xx xx……xx xx xx
地址 功能碼 字節(jié)數(shù) 應(yīng)答數(shù)據(jù) CRC校驗(yàn)碼（低字節(jié)在前）
- 寫數(shù)據(jù)指令幀：
01 10 xx xx xx xx xx xx....xx xx xx
地址 功能碼 寄存器地址 寄存器數(shù)量 字節(jié)數(shù) 寫入數(shù)據(jù) CRC校驗(yàn)碼（低字節(jié)在前）
- 寫數(shù)據(jù)應(yīng)答幀：
01 10 xx xx xx xx xx xx
地址 功能碼 寄存器地址 寄存器數(shù)量 CRC校驗(yàn)碼（低字節(jié)在前）
- 寄存器地址
寄存器地址 | 名稱 | 說明 | 寄存器個數(shù) | 訪問方式 |
0x2500 | 開機(jī)指令 | 讓探頭連續(xù)發(fā)光。 | 0（0字節(jié)） | 讀 |
0x2600 | 測量值+溫度 | 獲取探頭的溫度和葉綠素值（小端存儲模式，浮點(diǎn)數(shù)）。 | 4（8字節(jié)） | 讀 |
0x1100 | 用戶校準(zhǔn)參數(shù) | 獲取兩個校準(zhǔn)參數(shù)K、B。 設(shè)置兩個校準(zhǔn)參數(shù)K、B。（K、B：小端存儲模式，浮點(diǎn)數(shù)） | 4（8字節(jié)） | 讀/寫 |
0x3100 | 開啟刷子 | 讓刷子開始轉(zhuǎn)動，建議剛上電開啟一次刷子（默認(rèn)關(guān)閉）。 | 0（0字節(jié)） | 讀 |
0x3200 | 刷子轉(zhuǎn)動間隔 | 獲取刷子的轉(zhuǎn)動間隔，默認(rèn)為30min轉(zhuǎn)一次。 設(shè)置刷子的轉(zhuǎn)動間隔，單位為min。 | 1（2字節(jié)） | 讀/寫 |
0x2E00 | 停止測量 | 當(dāng)數(shù)值穩(wěn)定后可以停止測量。 | 0（0字節(jié)） | 讀 |
0x3000 | 傳感器地址 | 默認(rèn)為1，寫入數(shù)據(jù)范圍1-247。 | 1（2字節(jié)） | 寫 |
- 命令示例
- 設(shè)置設(shè)備ID地址：
作用：設(shè)置電極的Modbus設(shè)備地址；
將設(shè)備地址01改為14，范例如下
請求幀：01 10 30 00 00 01 02 14 00 99 53
應(yīng)答幀：01 10 30 00 00 01 0E C9
- 開機(jī)指令：
作用：讓探頭連續(xù)發(fā)光，開始葉綠素測量。
請求幀：01 03 25 00 00 00 4E C6
應(yīng)答幀：01 03 00 20 F0
- 開始測量指令：
作用：獲取測量探頭的溫度和葉綠素值，溫度的單位為攝氏度，葉綠素的單位為ug/L或0～100RFU。
請求幀：01 03 26 00 00 04 4F 41
應(yīng)答幀：01 03 08 00 00 8D 41 00 00 8D 41 12 65
讀數(shù)示例：
溫度值 | 葉綠素值 |
00 00 8D 41 | 00 00 8D 41 |
如：溫度值和葉綠素值，小端儲存模式，浮點(diǎn)數(shù)。此時溫度為17.625℃，葉綠素為17.625ug/L。
- 校準(zhǔn)指令：
作用：設(shè)置兩個校準(zhǔn)參數(shù)K、B；一般默認(rèn)值為：K=1，B=0。
請求幀：01 10 11 00 00 04 08 00 00 80 3F 00 00 00 00 81 AE
應(yīng)答幀：01 10 11 00 00 04 C4 F6
葉綠素采用一點(diǎn)或兩點(diǎn)校準(zhǔn)。校準(zhǔn)溶液為染料羅丹明WT。然而，必須強(qiáng)調(diào)的是：用染料做為校準(zhǔn)物并不能真正提高傳感器的準(zhǔn)確度。
一點(diǎn)校準(zhǔn)：將傳感器置于200ug/L的標(biāo)準(zhǔn)液中，讀取數(shù)值，記為Y。
由公式K=200/Y,計(jì)算出K值，B=0。根據(jù)新計(jì)算出的K、B值，發(fā)送指令。
若再次進(jìn)行校準(zhǔn)，則先恢復(fù)K=1，B=0，再重復(fù)以上步驟。
兩點(diǎn)校準(zhǔn)：將傳感器置于去離子水中，讀取數(shù)值，記為X。將傳感器置于200ug/L標(biāo)準(zhǔn)液中，讀取數(shù)值，記為Y。
由公式K=200/(Y-X),B=-KX,計(jì)算K、B值。根據(jù)新計(jì)算出的K、B值，發(fā)送指令。
從功能與系統(tǒng)角度分析水質(zhì)傳感器的可靠性問題,提出了硬件、軟件設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)構(gòu)建的具體可靠性措施；在傳統(tǒng)低功耗技術(shù)基礎(chǔ)上,提出了“誰工作誰上電”的電源管理策略,進(jìn)一步降低了設(shè)備功耗：針對水質(zhì)傳感器的使用環(huán)境,提出了微型增壓泵與超聲脈沖掃頻相結(jié)合的方法,實(shí)現(xiàn)了水質(zhì)傳感器的自維護(hù)功能。
