OMS—M系列氧濃度傳感器

堆肥氧濃度傳感器（OMS—M系列）主要用于測定堆肥物料中的氧氣含量，其核心部件是美國Honeywell雙氧化鋯傳感器探頭，氧化鋯傳感器具有耐高溫的特性，其原理是以二氧化鋯(ZrO2)為基礎的動態氧氣傳感器，它以兩塊二氧化鋯板形成的一個密閉空腔的動態過程作為測量基礎。主要用于好氧堆肥發酵過程中氧含量的自動控制與監測。外部使用不銹鋼防護裝置對氧傳感器探頭進行保護，防護裝置頭部有進氣孔，即保證堆肥物料中的氣體可以順暢擴散到探頭附近進行實時準確測量，清洗方便，又防止堆肥物料中的顆粒物質堵塞探頭頂部的分子隔離柵導致敏感器件損壞。相比其它類型的氧量傳感器，具有以下明顯的優點：

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制中和對于不易接近或封閉的系統（風道，容器等）中的氧氣含量的測量。被測混合氣體溫度上限可達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，報告電氣線路和傳感器的故障。測試數據的分析與處理通過一個由用戶后置的設備來完成，該設備取決于用戶的技術說明。（如：堆肥氧量控制，顯示，測量儀表，可編程邏輯控制器PLC，通風系統等）
3. 不需要專門人員和標準氣體，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，使用壽命長于電化學傳感器。
5. 本質上測量的是堆肥物料中混合氣體的氧氣分壓，但通過校準，可以輕松的將輸出轉換為氧氣的體積濃度。

傳感器采用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。標準測量范圍0.1～25 vol%O2 ，并可提供0.1～100 vol%O2 中的任意量程產品。

系統原理方框見下圖。24V直流電源輸入后，一路用于產生系統內部的工作電壓，一路用于氧探頭的加熱。

經過一定時間的上電預熱，氧探頭中的二氧化鋯，在達到700℃的工作溫度后，由絕緣體成為氧離子導體。動態氧傳感器*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，負反饋的脈沖輸出信號的周期時間，與氧量成線性正比。

單片機采集脈沖信號，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。

脈沖信號的輸出端，同時作為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，控制測試模塊改變離子泵回路電流，從而模擬了氧量的改變，用以測試系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，*的簡化了后端設備的使用。

傳感器采用復用的七插腳連接器及七芯現場電纜線連接下游單元。根據測試、校準和故障報警功能的后端連接方式不同，分為數字、串口兩種工作模式，相應引腳定義如下表。

模擬信號輸出可以通過內部跳線選擇0～10V電壓信號或4～20mA電流信號。串口工作模式主要*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，兩者在軟件上的使用是相同的，所有操作均為半雙工模式。

外殼上的按鍵，直接連接內部的校準輸入端，方便用戶執行校準功能。

對于常規使用，傳感器通過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）輸出到測量儀器儀表，顯示或PLC等設備上。

傳感器通過兩個不同的信道輸出測量信號：在K1信道中測量值作為一個有效的模擬信號輸出。在雙向的信道K2中，測量值作為一個調制脈寬的交變數字脈沖信號輸出（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信道K2中的測量值的數字信號相符合（zui大誤差<4％）時，傳感器正在*工作。另外信道K2中低相位持續0.09-0.71秒，這個值對應氧濃度值0.1或25vol%O2(在不同的測量范圍，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范圍。如果輸出總保持0V則是硬件故障。

因為這種測量方式是動態的，傳感器的整體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），為此，在檢測信道Pin4輸入24V電壓，相應傳感器泵電流將有20％的降低。一個比實際值低的氧含量值在測量系統中仿真出來，在信道K1中檢測傳感器是否正確的計算了這個虛擬的氧含量值。

在這個連接中，有一個4％的范圍是允許的，例如：測量值須在自檢過程中上一個測量值×0.76和上一個測量值×0.84之間。

傳感器在大氣環境下（20.7vol%O2±10％）進行自動校準。為此，須提供給傳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游設備的方式將Pin6（信道K2）短接Pin2（GND）10秒，傳感器將進行自校準。

如果新測量到的

堆肥氧濃度傳感器（OMS—M系列）主要用于測定堆肥物料中的氧氣含量，其核心部件是美國Honeywell雙氧化鋯傳感器探頭，氧化鋯傳感器具有耐高溫的特性，其原理是以二氧化鋯(ZrO2)為基礎的動態氧氣傳感器，它以兩塊二氧化鋯板形成的一個密閉空腔的動態過程作為測量基礎。主要用于好氧堆肥發酵過程中氧含量的自動控制與監測。外部使用不銹鋼防護裝置對氧傳感器探頭進行保護，防護裝置頭部有進氣孔，即保證堆肥物料中的氣體可以順暢擴散到探頭附近進行實時準確測量，清洗方便，又防止堆肥物料中的顆粒物質堵塞探頭頂部的分子隔離柵導致敏感器件損壞。相比其它類型的氧量傳感器，具有以下明顯的優點：

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制中和對于不易接近或封閉的系統（風道，容器等）中的氧氣含量的測量。被測混合氣體溫度上限可達250℃。
2. 具有故障監測功能， 無需使用額外的氧氣傳感器來保證可靠性?？梢酝瑫r監測使用過程中自身的工作狀態，報告電氣線路和傳感器的故障。測試數據的分析與處理通過一個由用戶后置的設備來完成，該設備取決于用戶的技術說明。（如：堆肥氧量控制，顯示，測量儀表，可編程邏輯控制器PLC，通風系統等）
3. 不需要專門人員和標準氣體，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，使用壽命長于電化學傳感器。
5. 本質上測量的是堆肥物料中混合氣體的氧氣分壓，但通過校準，可以輕松的將輸出轉換為氧氣的體積濃度。

傳感器采用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。標準測量范圍0.1～25 vol%O2 ，并可提供0.1～100 vol%O2 中的任意量程產品。

系統原理方框見下圖。24V直流電源輸入后，一路用于產生系統內部的工作電壓，一路用于氧探頭的加熱。

經過一定時間的上電預熱，氧探頭中的二氧化鋯，在達到700℃的工作溫度后，由絕緣體成為氧離子導體。動態氧傳感器*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，負反饋的脈沖輸出信號的周期時間，與氧量成線性正比。

單片機采集脈沖信號，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。

脈沖信號的輸出端，同時作為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，控制測試模塊改變離子泵回路電流，從而模擬了氧量的改變，用以測試系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，*的簡化了后端設備的使用。

傳感器采用復用的七插腳連接器及七芯現場電纜線連接下游單元。根據測試、校準和故障報警功能的后端連接方式不同，分為數字、串口兩種工作模式，相應引腳定義如下表。

模擬信號輸出可以通過內部跳線選擇0～10V電壓信號或4～20mA電流信號。串口工作模式主要*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，兩者在軟件上的使用是相同的，所有操作均為半雙工模式。

外殼上的按鍵，直接連接內部的校準輸入端，方便用戶執行校準功能。

對于常規使用，傳感器通過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）輸出到測量儀器儀表，顯示或PLC等設備上。

傳感器通過兩個不同的信道輸出測量信號：在K1信道中測量值作為一個有效的模擬信號輸出。在雙向的信道K2中，測量值作為一個調制脈寬的交變數字脈沖信號輸出（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信道K2中的測量值的數字信號相符合（zui大誤差<4％）時，傳感器正在*工作。另外信道K2中低相位持續0.09-0.71秒，這個值對應氧濃度值0.1或25vol%O2(在不同的測量范圍，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范圍。如果輸出總保持0V則是硬件故障。

因為這種測量方式是動態的，傳感器的整體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），為此，在檢測信道Pin4輸入24V電壓，相應傳感器泵電流將有20％的降低。一個比實際值低的氧含量值在測量系統中仿真出來，在信道K1中檢測傳感器是否正確的計算了這個虛擬的氧含量值。

在這個連接中，有一個4％的范圍是允許的，例如：測量值須在自檢過程中上一個測量值×0.76和上一個測量值×0.84之間。

傳感器在大氣環境下（20.7vol%O2±10％）進行自動校準。為此，須提供給傳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游設備的方式將Pin6（信道K2）短接Pin2（GND）10秒，傳感器將進行自校準。

如果新測量到的氧含量值在10％的誤差范圍內，信道K2繼續輸出一個交變的輸出信號。（如果這個測量值在允許的誤差范圍之外，信道K2將輸出一個5V的錯誤信號，如果一個硬件故障發生，信道K2會輸出一個0V的錯誤信號。）成功完成校準后，測量傳感器會在信道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)。如果一個電源中斷出現，則新的校準值仍會被保存。

只有輸出值在要求值的±20%偏差范圍內，校準才會成功。否則校準不會進行，并且信道K2將輸出一個5V的錯誤信號，這時需要進行下面的人工校準。

氧含量值在10％的誤差范圍內，信道K2繼續輸出一個交變的輸出信號。（如果這個測量值在允許的誤差范圍之外，信道K2將輸出一個5V的錯誤信號，如果一個硬件故障發生，信道K2會輸出一個0V的錯誤信號。）成功完成校準后，測量傳感器會在信道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)。如果一個電源中斷出現，則新的校準值仍會被保存。

只有輸出值在要求值的±20%偏差范圍內，校準才會成功。否則校準不會進行，并且信道K2將輸出一個5V的錯誤信號，這時需要進行下面的人工校準。