一、產(chǎn)品介紹及參數(shù)

智能數(shù)字傳感器采用高精度土壤銨離子電極， RS-485接口輸出，支持標(biāo)準(zhǔn)Modbus RTU工業(yè)數(shù)據(jù)總線協(xié)議，能夠完成銨離子數(shù)據(jù)采集、校準(zhǔn)及自動(dòng)溫度補(bǔ)償?shù)裙δ?，用戶可自定義查詢子地址，設(shè)置傳輸波特率。
S-CGNH4智能數(shù)字傳感器參數(shù)：

型號	S-CGNH4
探頭	復(fù)合電極（帶溫補(bǔ)）
反應(yīng)時(shí)間	1 秒內(nèi)完成 90% 讀數(shù)
溫度范圍	0 ~ 50°C
量程范圍	0.1ppm ~ 0.1M
分辨率	±2%
輸出接口	全數(shù)字輸出（浮點(diǎn)），接口RS-485
傳輸協(xié)議	Modbus RTU
功能碼	支持 03 04 06
自定義定地址	支持 1 ~ 254地址范圍
自定義波特率	支持115200, 57600, 38400, 28800, 19200, 14400, 9600, 4800, 2400, 1200，8N1
校準(zhǔn)	命令方式校準(zhǔn)/軟件校準(zhǔn)
溫度補(bǔ)償	自動(dòng)補(bǔ)償
補(bǔ)償器件	PT100/PT1000鉑熱電阻
自動(dòng)識別	特征碼查詢識別
工作電壓	5V±0.2V DC
預(yù)熱時(shí)間	≤ 1s
系統(tǒng)功耗	≤ 210 mW
ESD人體靜電防護(hù)	支持
防護(hù)等級	IP54
傳感器保質(zhì)	6個(gè)月

二、產(chǎn)品資源

《用戶手冊》	1份
《自動(dòng)校準(zhǔn)軟件》	1份

三、使用Modbus通訊協(xié)議與傳感器通訊

3.1 Modbus協(xié)議
Modbus是由Modicon（現(xiàn)為施耐德電氣公司的一個(gè)品牌）在1979年發(fā)明的，是一個(gè)真正用于工業(yè)現(xiàn)場的總線協(xié)議。為更好地普及和推動(dòng)Modbus在基于以太網(wǎng)上的分布式應(yīng)用，目前施耐德公司已將Modbus協(xié)議的所有權(quán)移交給IDA（Interface for Distributed Automation，分布式自動(dòng)化接口）組織，并成立了Modbus-IDA組織，為Modbus今后的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。在中國，Modbus已經(jīng)成為國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T19582-2008
3.2 傳感器通訊波特率
在次使用傳感器時(shí)，傳感器使用的默認(rèn)波特率為9600 Baud，8 Data bits, None Parity, 1 Stop Bit，您可以通過Modbus RTU命令寫波特率寄存器進(jìn)行設(shè)置，命令寫入后將在下一次上電時(shí)生效。

表3.2.1 波特率寄存器

寄存器名稱	類型	大小	起始地址	讀功能碼	寫功能碼	數(shù)據(jù)-波特率	默認(rèn)值	存儲(chǔ)模式
波特率	4X	16 Bit	0x0001	0x03	0x06	見表 4.2.2	0x0000	大端模式（Big-Endian）

表3.2.2 寄存器數(shù)據(jù)與波特率關(guān)系

寄存器數(shù)據(jù)	對應(yīng)波特率
0x0000	115200 Baud
0x0001	57600 Baud
0x0002	38400 Baud
0x0003	28800 Baud
0x0004	19200 Baud
0x0005	14400 Baud
0x0006	9600 Baud
0x0007	4800 Baud
0x0008	2400 Baud
0x0009	1200 Baud
其他	自動(dòng)恢復(fù)到出廠設(shè)置值

3.2.1 修改波特率寄存器示例
（1）將波特率修改為9600 Baud (0x0006)，默認(rèn)傳感器子地址為0x01
主機(jī)發(fā)送請求：

地址（8 Bit）	功能碼（8 Bit）	起始寄存器地址高位（8 Bit）	起始寄存器地址低位（8 Bit）	數(shù)據(jù)高位（8 Bit）	數(shù)據(jù)低位（8 Bit）	CRC高位	CRC低位
0x01	0x06	0x00	0x01	0x00	0x06	0x58	0x08

傳感器正常應(yīng)答：

地址（8 Bit）	功能碼（8 Bit）	起始寄存器地址高位（8 Bit）	起始寄存器地址低位（8 Bit）	數(shù)據(jù)高位（8 Bit）	數(shù)據(jù)低位（8 Bit）	CRC高位	CRC低位
0x01	0x06	0x00	0x01	0x00	0x06	0x58	0x08

傳感器異常應(yīng)答：見《Modbus RTU協(xié)議》- 06功能碼對應(yīng)的異常碼相關(guān)章節(jié)。
傳感器進(jìn)行正常應(yīng)答后，將傳感器重新上電，使用9600 Baud連接傳感器即可。

3.3 傳感器子地址
在次使用傳感器時(shí)，傳感器使用的默認(rèn)子地址為0x01，您可以通過Modbus RTU命令寫子地址寄存器進(jìn)行設(shè)置，命令寫入后將在下一次上電時(shí)生效。
表3.3.1 子地址寄存器

寄存器名稱	類型	大小	起始地址	讀功能碼	寫功能碼	數(shù)據(jù)范圍	默認(rèn)值	存儲(chǔ)模式
子地址	4X	16 Bit	0x0002	0x03	0x06	0x00~0xFE	0x0001	大端模式（Big-Endian）

注意：若設(shè)置的地址范圍超過0x00 ~ 0xFE，傳感器將默認(rèn)將高位字節(jié)數(shù)據(jù)丟棄，使用低位字節(jié)作為新的地址號。
3.3.1 修改地址寄存器示例
（1）將地址修改為0x08 ，默認(rèn)傳感器地址為0x01
主機(jī)發(fā)送請求：

地址（8 Bit）	功能碼（8 Bit）	起始寄存器地址高位（8 Bit）	起始寄存器地址低位（8 Bit）	數(shù)據(jù)高位（8 Bit）	數(shù)據(jù)低位（8 Bit）	CRC高位	CRC低位
0x01	0x06	0x00	0x02	0x00	0x08	0x29	0xCC

傳感器正常應(yīng)答：

地址（8 Bit）	功能碼（8 Bit）	起始寄存器地址高位（8 Bit）	起始寄存器地址低位（8 Bit）	數(shù)據(jù)高位（8 Bit）	數(shù)據(jù)低位（8 Bit）	CRC高位	CRC低位
0x01	0x06	0x00	0x02	0x00	0x08	0x29	0xCC

傳感器異常應(yīng)答：見《Modbus RTU協(xié)議》- 06功能碼對應(yīng)的異常碼相關(guān)章節(jié)。
傳感器進(jìn)行正常應(yīng)答后，將傳感器重新上電，使用子地址 0x08連接傳感器即可。
3.4 獲取銨離子濃度
通過Modbus RTU 協(xié)議可以訪問銨離子(NH4)值寄存器來獲取當(dāng)前所測量的NH4值數(shù)據(jù)，NH4數(shù)據(jù)由2個(gè)16 bit的輸入寄存器進(jìn)行存儲(chǔ)，按照小端模式（Little-Endian，即x86體系模式）的單精度浮點(diǎn)數(shù)（即C/C++ 中的float類型, 32 Bit）進(jìn)行表示。

表3.4.1 NH4寄存器

寄存器名稱	類型	大小	起始地址	讀功能碼	寫功能碼	數(shù)據(jù)范圍	存儲(chǔ)模式
NH4值1	3X	16 Bit	0x0001	0x04	-	-2^128 ~ +2^128	單精度浮點(diǎn)數(shù)
NH4值2	3X	16 Bit	0x0002	0x04	-	-2^128 ~ +2^128	單精度浮點(diǎn)數(shù)

3.4.1 讀取NH4值寄存器示例
（1）默認(rèn)傳感器地址為0x01，電極放置在銨離子為 14.078314 ppm 的溶液當(dāng)中進(jìn)行測量
主機(jī)發(fā)送請求：

地址（8 Bit）	功能碼（8 Bit）	起始寄存器地址高位（8 Bit）	起始寄存器地址低位（8 Bit）	寄存器數(shù)量高位（8 Bit）	寄存器數(shù)量低位（8 Bit）	CRC高位	CRC低位
0x01	0x04	0x00	0x01	0x00	0x02	0x20	0x0B

傳感器正常應(yīng)答：

地址（8 Bit）	功能碼（8 Bit）	字節(jié)數(shù) （8 Bit）	數(shù)據(jù)位[0] （8 Bit）	數(shù)據(jù)位[1] （8 Bit）	數(shù)據(jù)位[2] （8 Bit）	數(shù)據(jù)位[3] （8 Bit）	CRC高位	CRC低位
0x01	0x04	0x04	0xC6	0x40	0x61	0x41	0x2F	0x78

傳感器異常應(yīng)答：見《Modbus RTU協(xié)議》- 04功能碼對應(yīng)的異常碼相關(guān)章節(jié)。
應(yīng)答數(shù)據(jù)說明：
在傳感器應(yīng)答中，數(shù)據(jù)位[0]至數(shù)據(jù)位[3]共4個(gè)字節(jié)構(gòu)成了32位小端模式下的Float類型的數(shù)據(jù)即為14.078314。
編程提示：
以上述數(shù)據(jù)為例，C語言當(dāng)中可進(jìn)行如下轉(zhuǎn)換操作
注意：樣例代碼為x86 PC 或小端模式ARM處理器平臺(tái)

#Include
typedef union
{
unsigned char Hex[4];
float Val;

}THex2Float;

int main()
{
THex2Float t;
t.Hex[0] = 0xC6; /* 數(shù)據(jù)位[0] */
t.Hex[1] = 0x40; /* 數(shù)據(jù)位[1] */
t.Hex[2] = 0x61; /* 數(shù)據(jù)位[2] */
t.Hex[3] = 0x41; /* 數(shù)據(jù)位[3] */
printf("%f", t.Val); /* t.Val 值將被輸出為 14.078314 */
return 0;

}

3.5 讀取溫度值寄存器示例
表3.4.1 NH4溫度寄存器

寄存器名稱	類型	大小	起始地址	讀功能碼	寫功能碼	數(shù)據(jù)范圍	存儲(chǔ)模式
NH4溫度1	3X	16 Bit	0x0003	0x04	-	-2^128 ~ +2^128	單精度浮點(diǎn)數(shù)
NH4溫度2	3X	16 Bit	0x0004	0x04	-	-2^128 ~ +2^128	單精度浮點(diǎn)數(shù)

（1）默認(rèn)傳感器地址為0x01，電極放置在銨離子為 14.078314℃ 的溶液當(dāng)中進(jìn)行測量
主機(jī)發(fā)送請求：

地址（8 Bit）	功能碼（8 Bit）	起始寄存器地址高位（8 Bit）	起始寄存器地址低位（8 Bit）	寄存器數(shù)量高位（8 Bit）	寄存器數(shù)量低位（8 Bit）	CRC高位	CRC低位
0x01	0x04	0x00	0x03	0x00	0x02	0xB1	0xCB

傳感器正常應(yīng)答：

地址（8 Bit）	功能碼（8 Bit）	字節(jié)數(shù) （8 Bit）	數(shù)據(jù)位[0] （8 Bit）	數(shù)據(jù)位[1] （8 Bit）	數(shù)據(jù)位[2] （8 Bit）	數(shù)據(jù)位[3] （8 Bit）	CRC高位	CRC低位
0x01	0x04	0x04	0xC6	0x40	0x61	0x41	0x2F	0x78