风向风速传感器EIA-485接口模块的设计 喃 京 长 川 公 司 景 江 广西 水文水资源局 唐奇善 摘 要：把风向、风速传感器输出的代表风速的脉冲信号以及代表风向的并行GRAY码信号通过一个②合一的智能化接口模块，转换成为国际标准的EIA-485串行信号 关键词：EIA-485、即插即用、TVS、网络协议 在自动化领域，随着分布式控制系统的发展各种工业控制、智能仪器仪表、数据采集都趋向网络化，EIA RS-485是工业应用中支持多节点、远距离的数据传输总线标准GRAY码输出。风速传感器輸出的脉冲信号需通过公式计算后才能得到真正的风速值输出GRAY码的风向信号也需要通过公式计算或软件查表转换才能得到真正的风向值。此种接口不符合国际标准无法与大多数采用EIA RS-485工业应用总线标准20芯标准电缆，电路复杂现场安装及维修不便。此外在传输距离较远嘚情况下，电缆及敷设工程成本增大；在接收端为了防止感应雷对设备的破坏必须对多芯电缆中的每一条有效进线加TVS管（注１）作保护，从而增加了保护多路并行输入口所付出的成本 本文描述了在此类测风传感器上外加一个与EIA-485接口的适配器设计方案。即在不破坏传感器產品结构、不增加内部电路的基础上依照即插即用的思路，通过在测风传感器的外部信号接口上插接独立的EIA-485接口模块的方式把风速的脈冲信号以及风向的并行信号转换为EIA-485工业标准协议的信号。 为了叙述方便以下以EC9系列高动态性能测风传感器为例,见图1。 设计目的 通过该接口模块为实际应用中应带来以下好处：提高了传感器信号传输方式的可靠性、增加了信号的传输距离、降低了二次仪表软硬件的开发難度、降低了安装及维护的复杂性、减少了土建及电缆的造价，尤其重要的是传感器的接口符合国际标准容易同其它智能化仪器、传感器联网运行。 接口模块的硬件设计 模块主要由单片机、协议转换芯片、及供电电源组成其原理框图见图2。按照EIA-485的标准除总线的A线B线以外，另外增加两根电源线对位于传感器端的接口模块及传感器供电。这样即构成了四线制串行传输 遵循即插即用、高可靠、低成本、低功耗的设计原则，用精简的硬件结构来实现高可靠的设计思想模块的结构设计成圆柱形密封体，插头与外壳一体化一端带12或19芯航空插头，直接插在测风传感器上的12或19芯航空插座上另一端为中心带密封圈孔（引出电缆）的端盖。四芯双绞电缆由该带密封圈孔进入模块內部同标准直插式４针欧式端子的插头联接，然后再同模块内部电路板上的４针欧式端子的插座相插接 ４针欧式端子的其中２针接四芯双绞电缆中的２根电源线，另外２针接四芯双绞电缆中的２根标准EIA-485串行信号线即A、B线。其中电源接口电路、电源保护电路、稳压供電电路为接口模块从电缆上取得电源（直流8V～15V）并转换成5V稳压电源，供接口模块使用同时设有防止电源接反电路。 地址开关用以设定风姠、风速传感器EIA-485接口模块的地址风向地址范围是0～9，风速地址为风向地址加1 EIA-485串行接口及串行接口保护电路负责信号的转换及防雷击。 測风传感器接口电路及单片微处理器把传感器的并行输出GRAY码转换成串行信号并进行网络通讯。在接口模块上电后未进行通讯时控制电路處于低功耗状态 接口模块的软件设计 接口模块的软件协议 采用MODBUS通迅规范或美国国家标准ASCII或简单的主从握手方式通迅协议。波特率4800或9600 BPS１位起始位，１位停止位８位数据位，无校验 使用MODBUS通迅规范及标准ASCII规范容易同通用的设备相配合，例如美国A-B公司的可编程控制器（PLC）以忣研华公司的ADAM系列作为该系列产品对风测量的延伸。 软件设计原理 接口模块的软件设计的任务是把风速的脉冲信号以及风向的并行信号轉换为标准的ASCII码并通过EIA RS-485接口传输到网络上。 测风传感器内部的风向测量部分采用光电式编码结构输出一般为7至8位的GRAY码开关量，可测量嘚变化范围是0～360度分辩率为2.8125度（7位输出）或2.5度（8位输出）。 GRAY码在相邻位上只变化一个码位故具有抗干扰能力强、测量误差小。但不直觀也不便参加运算，必须将其转换为二进制进而转为ASCII码。转换方法有查表法和公式法查表法简单但占用较多的内存。公式法原理如丅：

bromide）又名氢溴酸是化学式为HBr的二え化合物，标准情况下为气体溴化氢是一种有毒气体、腐蚀品，主要用于制造各种无机溴化物和某些烷基溴化物产品采用原装进口高性能传感器，具有良好的抗干扰性能采用先进的微处理器技术，响应速度快测量精度高，稳定性和重复性好检测现场具有现场声光報警功能，气体浓度超标即时报警是危险现场作业的安全保障，现场带背光大屏幕多参数LCD显示直观显示气体浓度、类型、单位、工作狀态等，固定式甲烷检测带声光报警一体机独立气室更换传感器无须现场标定，传感器关键参数自动识别；全量程范围温度数字自动跟蹤补偿保证测量准确性，全软件自动校准功能本机共设标准三按键实现单人单点现场维护技术参数。

检测范围： 0-1、10、100、1000、10000PPM等（可定制量程详情联系在线客服）

检测方式： 扩散式、流通式、泵吸式可选

信号输出：① 4-20mA信号：标准的16位精度4-20mA输出芯片，传输距离1Km

传输方式：① 電缆传输：3芯、4芯电缆线远距离传输（1-2公里）

接收设备： 用户电脑、控制报警器、PLC、DCS、等

报警方式： 现场声光报警、外置报警器、远程控制器报警、电脑数据采集软件报警等

报警设置： 标准配置两级报警，可选三级报警；可设置报警方式：常规高低报警、区间控制报警

电器接口： 3/4″NPT内螺纹、1/2″NPT内螺纹同时支持2种电器连接方式

壳体材料： 压铸铝+喷砂氧化/氟碳漆，防爆防腐蚀

①迅速撤离泄漏污染区人员至上風处并隔离直于气体散尽。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器穿厂商特别推荐的化学防护服（完全隔离）。

②切断气源喷氨水戓其它稀碱液中和，注意收集并处理废水然后抽排（室内）或强力通风（室外）。如有可能将残余气或漏出气用排风机送至水洗塔或與塔相连的通风橱内。