好氧堆肥氧气分析氧传感器

1. 工作过程中无需参比气，特别适合使用在堆肥有氧发酵的自动化控制中和对于不易接近或封闭的系统（风道，容器等）中的氧气含量的测量。被测混合气体温度上限可达250℃。
2. 具有故障监测功能， 无需使用额外的氧气传感器来保证可靠性。可以同时监测使用过程中自身的工作状态，报告电气线路和传感器的故障。测试数据的分析与处理通过一个由用户后置的设备来完成，该设备取决于用户的技术说明。（如：堆肥氧量控制，显示，测量仪表，可编程逻辑控制器PLC，通风系统等）
3. 不需要专门人员和标准气体，在大气条件下即可自动完成校准。
4. 测量过程无需化学介质，使用寿命长于电化学传感器。
5. 本质上测量的是堆肥物料中混合气体的氧气分压，但通过校准，可以轻松的将输出转换为氧气的体积浓度。

传感器采用24V直流供电，可提供线性的0～10V（或4～20mA）和RS485数字信号输出,带有3位数码管显示和校准键。标准测量范围0.1～25 vol%O2 ，并可提供0.1～100 vol%O2 中的任意量程产品。

系统原理方框见下图。24V直流电源输入后，一路用于产生系统内部的工作电压，一路用于氧探头的加热。

经过一定时间的上电预热，氧探头中的二氧化锆，在达到700℃的工作温度后，由绝缘体成为氧离子导体。动态氧传感器独特的双锆盘结构，使氧探头、信号放大器、逻辑监测模块和离子泵形成稳定的负反馈回路。当温度稳定时，负反馈的脉冲输出信号的周期时间，与氧量成线性正比。

单片机采集脉冲信号，经过运算和修正，输出0～10V模拟电压信号和4～20mA模拟电流信号。

脉冲信号的输出端，同时作为故障报警信号的输出端，以及校准信号的输入端。

外部输入TEST测试信号，控制测试模块改变离子泵回路电流，从而模拟了氧量的改变，用以测试系统的工作状态是否反应良好。

RS485总线通讯模块，除了完成氧量传输外，也可以软件命令的方式替代完成测试、自动校准和故障报警等硬件功能，极大的简化了后端设备的使用。

传感器采用复用的七插脚连接器及七芯现场电缆线连接下游单元。根据测试、校准和故障报警功能的后端连接方式不同，分为数字、串口两种工作模式，相应引脚定义如下表。

模拟信号输出可以通过内部跳线选择0～10V电压信号或4～20mA电流信号。串口工作模式主要推荐RS485总线工作模式。UART是单片机的串口不经过RS485芯片的直接输出，两者在软件上的使用是相同的，所有操作均为半双工模式。

外壳上的按键，直接连接内部的校准输入端，方便用户执行校准功能。

对于常规使用，传感器通过Pin1、Pin2和Pin7连接供电电源。测量值通过Pin3和Pin5（4～20mA/0～10V）或者Pin4和Pin6（RS485总线）输出到测量仪器仪表，显示或PLC等设备上。

传感器通过两个不同的信道输出测量信号：在K1信道中测量值作为一个有效的模拟信号输出。在双向的信道K2中，测量值作为一个调制脉宽的交变数字脉冲信号输出（低/高相位0/5V）。低相位的长度是氧浓度的量度。

当信道K1中测量值的模拟信号与信道K2中的测量值的数字信号相符合（最大误差<4％）时，传感器正在无故障工作。另外信道K2中低相位持续0.09-0.71秒，这个值对应氧浓度值0.1或25vol%O2(在不同的测量范围，该值相应改变)。

如果交变信号（高＋低）超出了0.2-4秒的时间窗(例如：10％的故障误差)或持续的5V故障信号，这时测量值超出了测量范围。如果输出总保持0V则是硬件故障。

因为这种测量方式是动态的，传感器的整体性能可以在任何时间监测包括使用当中；这是一种理想的循环监测方式（如上图），为此，在检测信道Pin4输入24V电压，相应传感器泵电流将有20％的降低。一个比实际值低的氧含量值在测量系统中仿真出来，在信道K1中检测传感器是否正确的计算了这个虚拟的氧含量值。

在这个连接中，有一个4％的范围是允许的，例如：测量值须在自检过程中上一个测量值×0.76和上一个测量值×0.84之间。

传感器在大气环境下（20.7vol%O2±10％）进行自动校准。为此，须提供给传感器大气环境的空气至少30秒，例如在燃烧器的供氧过程中。如果通过人工或者下游设备的方式将Pin6（信道K2）短接Pin2（GND）10秒，传感器将进行自校准。

如果新测量到的氧含量值在10％的误差范围内，信道K2继续输出一个交变的输出信号。（如果这个测量值在允许的误差范围之外，信道K2将输出一个5V的错误信号，如果一个硬件故障发生，信道K2会输出一个0V的错误信号。）成功完成校准后，测量传感器会在信道K1上准确的输出信号；20.7vol%O2对应到8.28V或17.25mA(25vol%O2对应到10V或20mA)。如果一个电源中断出现，则新的校准值仍会被保存。

只有输出值在要求值的±20%偏差范围内，校准才会成功。否则校准不会进行，并且信道K2将输出一个5V的错误信号，这时需要进行下面的人工校准。