堆肥氧濃度監測儀器

JN-O2T100堆肥氧濃度監測儀(yi) 器主要特點:

1、主要用於(yu) 測定畜禽糞汙發酵過程中的氧濃度，所使用的傳(chuan) 感器是雙氧化鋯傳(chuan) 感器探頭。

2、主要用於(yu) 堆糞汙堆積中氧含量的自動控製與(yu) 監測。外部使用帶有進氣孔的不鏽鋼插杆對探頭加以保護，以確保糞汙肥料中的氧氣能夠讓插杆中的傳(chuan) 感器探測到，可以實現實時精準監測，又可以避免糞汙肥料顆粒堵塞傳(chuan) 感器端部而使其損壞。

3、該款設備不僅(jin) 使用方便，而且還便於(yu) 清洗。

4、其核心部件是美國Honeywell雙氧化鋯傳(chuan) 感器探頭，氧化鋯傳(chuan) 感器具有耐高溫的特性，其原理是以二氧化鋯(ZrO2)為(wei) 基礎的動態氧氣傳(chuan) 感器，它以兩(liang) 塊二氧化鋯板形成的一個(ge) 密閉空腔的動態過程作為(wei) 測量基礎。

該款儀(yi) 器具有以下明顯的優(you) 點：

1)、工作過程中無需參比氣，特別適合使用在堆肥有氧發酵的自動化控製中和對於(yu) 不易接近或封閉的係統（風道，容器等）中的氧氣含量的測量。被測混合氣體(ti) 溫度上限可達250℃。

2)、具有故障監測功能， 無需使用額外的氧氣傳(chuan) 感器來保證可靠性。可以同時監測使用過程中自身的工作狀態，報告電氣線路和傳(chuan) 感器的故障。測試數據的分析與(yu) 處理通過一個(ge) 由用戶後置的設備來完成，該設備取決(jue) 於(yu) 用戶的技術說明。（如：堆肥氧量控製，顯示，測量儀(yi) 表，可編程邏輯控製器PLC，通風係統等）

3)、不需要專(zhuan) 門人員和標準氣體(ti) ，在大氣條件下即可自動完成校準。

4)、測量過程無需化學介質，使用壽命長於(yu) 電化學傳(chuan) 感器。

5)、本質上測量的是堆肥物料中混合氣體(ti) 的氧氣分壓，但通過校準，可以輕鬆的將輸出轉換為(wei) 氧氣的體(ti) 積濃度。

傳(chuan) 感器采用24V直流供電，可提供線性的0～10V（或4～20mA）和RS485數字信號輸出,帶有3位數碼管顯示和校準鍵。標準測量範圍0.1～25 vol%O2 ，並可提供0.1～100 vol%O2 中的任意量程產(chan) 品

2. 性能參數

1）、技術參數

2）、特性參數

3.工作原理

係統原理方框見下圖。24V直流電源輸入後，一路用於(yu) 產(chan) 生係統內(nei) 部的工作電壓，一路用於(yu) 氧探頭的加熱。

經過一定時間的上電預熱，氧探頭中的二氧化鋯，在達到700℃的工作溫度後，由絕緣體(ti) 成為(wei) 氧離子導體(ti) 。動態氧傳(chuan) 感器*的雙鋯盤結構，使氧探頭、信號放大器、邏輯監測模塊和離子泵形成穩定的負反饋回路。當溫度穩定時，負反饋的脈衝(chong) 輸出信號的周期時間，與(yu) 氧量成線性正比。

單片機采集脈衝(chong) 信號，經過運算和修正，輸出0～10V模擬電壓信號和4～20mA模擬電流信號。

脈衝(chong) 信號的輸出端，同時作為(wei) 故障報警信號的輸出端，以及校準信號的輸入端。

外部輸入TEST測試信號，控製測試模塊改變離子泵回路電流，從(cong) 而模擬了氧量的改變，用以測試係統的工作狀態是否反應良好。

RS485總線通訊模塊，除了完成氧量傳(chuan) 輸外，也可以軟件命令的方式替代完成測試、自動校準和故障報警等硬件功能，極大的簡化了後端設備的使用。

4.工作模式

傳(chuan) 感器采用複用的七插腳連接器及七芯現場電纜線連接下遊單元。根據測試、校準和故障報警功能的後端連接方式不同，分為(wei) 數字、串口兩(liang) 種工作模式，相應引腳定義(yi) 如下表。

模擬信號輸出可以通過內(nei) 部跳線選擇0～10V電壓信號或4～20mA電流信號。串口工作模式主要推薦RS485總線工作模式。UART是單片機的串口不經過RS485芯片的直接輸出，兩(liang) 者在軟件上的使用是相同的，所有操作均為(wei) 半雙工模式。

外殼上的按鍵，直接連接內(nei) 部的校準輸入端，方便用戶執行校準功能。

對於(yu) 常規使用，傳(chuan) 感器通過Pin1、Pin2和Pin7連接供電電源。測量值通過Pin3和Pin5（4～20mA/0～10V）或者Pin4和Pin6（RS485總線）輸出到測量儀(yi) 器儀(yi) 表，顯示或PLC等設備上。

不同工作模式完整的故障監測功能使用，參看下麵的具體(ti) 敘述。

5.數字工作模式

5.1. 故障監測

如果需要，傳(chuan) 感器可以實現故障監測功能。

5.1.1. 如何偵(zhen) 測故障

傳(chuan) 感器通過兩(liang) 個(ge) 不同的信道輸出測量信號：在K1信道中測量值作為(wei) 一個(ge) 有效的模擬信號輸出。在雙向的信道K2中，測量值作為(wei) 一個(ge) 調製脈寬的交變數字脈衝(chong) 信號輸出（低/高相位0/5V）。低相位的長度是氧濃度的量度。

當信道K1中測量值的模擬信號與(yu) 信道K2中的測量值的數字信號相符合（最大誤差<4％）時，傳(chuan) 感器正在*工作。另外信道K2中低相位持續0.09-0.71秒，這個(ge) 值對應氧濃度值0.1或25vol%O2(在不同的測量範圍，該值相應改變)。

如果交變信號（高＋低）超出了0.2-4秒的時間窗(例如：10％的故障誤差)或持續的5V故障信號，這時測量值超出了測量範圍。如果輸出總保持0V則是硬件故障。

因為(wei) 這種測量方式是動態的，傳(chuan) 感器的整體(ti) 性能可以在任何時間監測包括使用當中；這是一種理想的循環監測方式（如上圖），為(wei) 此，在檢測信道Pin4輸入24V電壓，相應傳(chuan) 感器泵電流將有20％的降低。一個(ge) 比實際值低的氧含量值在測量係統中仿真出來，在信道K1中檢測傳(chuan) 感器是否正確的計算了這個(ge) 虛擬的氧含量值。

在這個(ge) 連接中，有一個(ge) 4％的範圍是允許的，例如：測量值須在自檢過程中上一個(ge) 測量值×0.76和上一個(ge) 測量值×0.84之間。

外部測試信號是為(wei) 了監測傳(chuan) 感器工作時的性能。K1=Channel 1 U(M); K2=Channel 2 f(M); t(TI)=外部監測信號的時間間隔。間隔時間的長短取決(jue) 於(yu) 應用；U（MT）＝外部監測時K1的測量信號。隨著這個(ge) 測試設計，第一次可能不但偵(zhen) 測了硬件的故障，也偵(zhen) 測了傳(chuan) 感器自身，例如：氧化鋯封閉室。

5.1.2. 使用者的外部監控單元

用戶處理下遊的外部設備須能夠對測量信號進行測定，並處理和監控這個(ge) 動態的自檢。

對於(yu) 一個(ge) 故障信息的反應應該符合用戶的規範要求，並且該反應應該由客戶使用的外部監控單元管理。出於(yu) 這個(ge) 原因，這類設備應達到必要的要求：

1) 這個(ge) 單元須是故障保護設備，例如，以下描述的處理必須無誤的執行，輸入信號必須無誤的讀入，輸出信號無誤的輸出。

2) 在應用允許的故障誤差時間內(nei) ，信道K1，K2中的測量值應長期性的進行比較。

3) 信道K2中的輸出信號的時間的真實情況須持續的檢測，出於(yu) 這個(ge) 考慮靜態信號將被認為(wei) 是內(nei) 部錯誤。

4) 在周期的間隔時一個(ge) 自檢將被啟動，並且這個(ge) 對於(yu) 測量信號的自檢結果須做測定和分析。兩(liang) 個(ge) 循環自檢的間隔周期時間不能超過一個(ge) 特定的值。

5) 當一個(ge) 故障信號輸出時，這個(ge) 處理須轉換到一個(ge) 穩定狀態。

5.1.3. 故障判斷

在操作的全過程中，傳(chuan) 感器監控自身的整個(ge) 係統，另外，在隻需一隻氧傳(chuan) 感器的情況下，下列情況時確保是*操作：

1) 輸出的模擬信號和數字信號互相符合。

2) 信道K2中的測量信號應在規定的時間窗口內(nei) ，並且不是靜態的。

3) 自檢要正確的周期性的循環執行。

5.2.校準

5.2.1.自動校準

傳(chuan) 感器在大氣環境下（20.7vol%O2±10％）進行自動校準。為(wei) 此，須提供給傳(chuan) 感器大氣環境的空氣至少30秒，例如在燃燒器的供氧過程中。如果通過人工或者下遊設備的方式將Pin6（信道K2）短接Pin2（GND）10秒，傳(chuan) 感器將進行自校準。

如果新測量到的氧含量值在10％的誤差範圍內(nei) ，信道K2繼續輸出一個(ge) 交變的輸出信號。（如果這個(ge) 測量值在允許的誤差範圍之外，信道K2將輸出一個(ge) 5V的錯誤信號，如果一個(ge) 硬件故障發生，信道K2會(hui) 輸出一個(ge) 0V的錯誤信號。）成功完成校準後，測量傳(chuan) 感器會(hui) 在信道K1上準確的輸出信號；20.7vol%O2對應到8.28V或17.25mA(25vol%O2對應到10V或20mA)。如果一個(ge) 電源中斷出現，則新的校準值仍會(hui) 被保存。

隻有輸出值在要求值的±20%偏差範圍內(nei) ，校準才會(hui) 成功。否則校準不會(hui) 進行，並且信道K2將輸出一個(ge) 5V的錯誤信號，這時需要進行下麵的人工校準。

5.2.2.人工校準

含氧量大概20.7vol%O2的一個(ge) *通風的室內(nei) 環境空氣作為(wei) 基準氣體(ti) 。20.7vol%O2對應到8.28V或17.25mA(25vol%O2對應到10V或20mA)。

如下圖所示，使用殼體(ti) 內(nei) 部PCB板上的校準電位器 R50 執行人工校準。緩慢的調整校準電位器，直到輸出接近要求值，校準完成。

6.串口工作模式

串口模式下，傳(chuan) 感器可工作於(yu) 雙機模式或多機模式。串口模式指令集見下表，所有的功能均從(cong) 傳(chuan) 感器響應上位機的指令開始。為(wei) 了敘述的方便，約定以黑體(ti) 字表示ASCIC碼（例如207），以XXXXX表示任意ASCIC碼。以斜體(ti) 字加後綴H表示16進製碼（例如57H），以xxH表示任意16進製碼。傳(chuan) 感器接收指令時，每次最多不超過3個(ge) ASCIC碼，發送數據時，均以#作為(wei) 起始符，0DH 0AH作為(wei) 結束符。

7.安裝和使用

7.1. 電纜連接

傳(chuan) 感器采用七插腳連接器及七芯現場電纜線連接下遊單元，電纜線（包括前後端連接導線）最大阻值100Ω。如下圖所示：

7.2. 安裝

1、將不鏽鋼組件組裝並固定好，把氧傳(chuan) 感器插入到機械部件頂部，用固定螺絲(si) 固定好（組裝圖見下圖），切忌固定好傳(chuan) 感器後不要再拉動傳(chuan) 感器的控製盒。

2、 根據說明書(shu) 的接線說明依次把電纜中的接線焊接到專(zhuan) 用接頭上並將接頭組裝好。（注意：請仔細檢查接線，不要接錯，粘連）

3、進氣篩網是拆裝式的，方便清洗。

7.3. 有害物質損壞氧氣傳(chuan) 感器

因為(wei) 氧氣傳(chuan) 感器含二氧化鋯和鉑金屬，以下介質會(hui) 對該傳(chuan) 感器造成損壞：

1) 重金屬

2) 硫化物

3) 矽酮蒸汽

4) 氟

5) 氨（從(cong) 1000ppm起）

6) 鹵素碳氫化合物（從(cong) 100ppm起）

7) 磷酸鹽脂

8) 氯

9) 六氟化硫

10) 碳

11) 鹽

12) 長時間在還原性空氣中

13) 灰塵、震動、汙垢、潮濕、油、油脂、鍋爐清洗劑、重燃料油、高溫分解氣體(ti) 和氧化矽（產(chan) 生於(yu) 矽酮在鍋爐燃燒時）降低氧氣傳(chuan) 感器的使用壽命。

不保證所列清單的完整性。

8.JN-O2T100堆肥氧濃度監測儀(yi) 器產(chan) 品信息

具體(ti) 信息詳見後表。

例如：JN-O2T100表示堆肥型氧量傳(chuan) 感器，帶數碼管顯示、校準鍵，4～20mA電流信號輸出，RS485工作模式，量程0.1～25 vol%O2，被測氣體(ti) 溫度上限250℃，探杆長度500mm。

9.注意事項

1、 儀(yi) 器在插到堆肥材料中，傳(chuan) 感器不能斷電，否則可能導致傳(chuan) 感器工作不正常以致損壞，堆肥氧濃度傳(chuan) 感器的探頭部分是分子珊過濾孔，切忌不能被堵住，否則堆肥氧濃度傳(chuan) 感器也會(hui) 損壞。

2、 堆肥氧濃度傳(chuan) 感器工作時頭部會(hui) 產(chan) 生高溫，請勿觸摸以免燙傷(shang) ，關(guan) 閉電源30分鍾後才可以觸摸頭部。

3、 如果堆肥氧傳(chuan) 感器顯示或讀數錯誤，請在專(zhuan) 業(ye) 人員的指導或由專(zhuan) 業(ye) 人員維修，請勿私自打開堆肥氧濃度傳(chuan) 感器。