UGT-N4-CO2
微型紅外二氧化碳傳感器
產品概述
英國氣盾UGT-N4-CO2微型紅外二氧化碳傳感器是一款采用國際先進技術和部件生產而成，用于測量環境中的二氧化碳氣體濃度的傳感器；具有操作方便、壽命長、測量精準、工作可靠等優勢，滿足工業現場和實驗室測量等不同的要求。微型紅外二氧化碳傳感器廣泛用于環境監測、石油石化、鋼鐵煤炭、科研院校、樓宇建設、通風系統、醫療衛生、地下管網等場所。
性能特點
·分辨率達1ppm；
·-40～+70℃寬溫度工作范圍；
·多量程可選、全量程線性化、數字化輸出；
·高濕度警報等異常報警輸出；
·內置溫度補償，輸出線性好；
·兼容數字、模擬兩種信號輸出方式；
·不會出現催化傳感器的“中毒”現象；
·自校準可選；
·響應速度快，穩定性好；
工作原理
二氧化碳是由異種原子構成的分子在紅外線波長區域具有吸收光譜，其吸收強度遵循郎伯—比爾定律。當對應某一氣體特征吸收波長的光波通過被測氣體時，其強度將明顯減弱，強度衰減程度與該氣體濃度有關，兩者之間的關系遵守朗伯-比爾定律。
基本數學模型如下：
大部分有機和無機多原子分子氣體在紅外區有特定吸收波長。當紅外光通過時，這些氣體分子對特定波長的透過光強?？捎衫什?/span>-比爾定律表示：I＝I0e-kpl ，吸收光強i 可表示為：i=I0-I= I0 (1-e-kpl) 。式中，I0 為入射光強；I 為透過光強；l 為氣體介質厚度，p 為氣體濃度，k 為吸收系數。
技術參數
檢測原理 | 非分光紅外原理（NDIR） |
檢測范圍 | 0～5000PPM/0～10000PPM/0～5%VOL/0～10%VOL/0-20%VOL |
檢測精度 | ±100ppm |
分辨率 | 1ppm |
工作溫度 | -40～70℃ |
存儲溫度 | -40～85℃ |
工作濕度 | 0～95%RH(非冷凝) |
預熱時間 | 10s |
響應時間 | <25s |
零點重復性 | ±1%FS(20℃) |
靈敏度重復 | 0.1% |
工作電壓 | 3.3～5.5V DC |
工作電流 | 50～60mA |
峰值電流（啟動瞬間） | 360～400mA（5V） |
輸出電壓 | 0.4～2V DC |
串口波特率 | 9600bps |
產品尺寸 | φ20x16.6mm(引腳除外) |
重量 | 15.6g |
壽命 | ≥10年 |
防爆等級 | Exia ⅡC T4 Ga |
產品外觀尺寸（單位：mm，公差：±0.2mm）
引腳定義圖
引腳 | 名稱 | 描述 |
V | Vi | 電源輸入端（Vi：DC3.3V～5.5V(建議Vi=5V） |
R | RX | 串口端（電路板串口接收端） |
T | TX | 串口端（電路板串口發送端） |
D | Vout | 電壓輸出端 |
G | GND | 電源輸入端（接地端） |
典型應用電路圖
應用場景1：UART串口輸出
外部設備可通過UART與傳感器通訊。3.3V設備（CPU）可直接與串口引腳RX和TX連接，接口電路如下，讀取氣體濃度數據或執行標定功能。
UART通訊連接電路
應用場景2： 5V-2.5V電平切換電路
傳感器與5V設備連接時，需要進行電壓轉換，接口電路如下：
2.5V通訊電平轉換成5V電平通訊電路
應用場景3：電壓輸出
傳感器Vout 引腳輸出信號為0-2.5V 直流電壓，其中0.4-2.0V對應0-100%滿量程氣體，用戶通過電壓電流轉換器可將該電壓信號轉換為工業標準的4-20mA 電流信號使用，接口電路如下：
模擬信號輸出接口電路
使用注意事項
·氣體傳感器的工作環境：
工作溫度：-40～70℃；
工作濕度：最高為95%RH；
工作壓力：80～116Kpa；
·本產品與關聯設備的連接電纜應為帶絕緣護套的屏蔽電纜，其屏蔽層應接地；
·用戶不得自行更換本產品的元器件，應會同本公司技術人員共同解決運行中出現的故障，以杜絕損壞現象的發生；
·本產品的安裝、使用和維護應同時遵守產品說明書、GB3836.13-1997“爆炸性氣體環境用電氣設備第13部分：爆炸性氣體環境用電氣設備的檢修”、GB3836.15-2000“爆炸性氣體環境用電氣設備第15部分：危險場所電氣安裝（煤
礦除外）”、GB3836.16-2006“爆炸性氣體環境用電氣設備第16部分：電氣裝置的檢查和維護（煤礦除外）”、和GB50257-1996“電氣裝置安裝工程爆炸和火災危險環境電氣裝置施工及驗收規范”的有關規定；
通訊協議
1. 協議概述
1.1本協議數據，均為16進制數據。如"46"為十六進制對應十進制的[70]。
1.2[xx]為單字節數據(無符號，0-255)；(xx)為雙字節數據，有符號(-32768至+32767),高字節在前。"――"后面為注解。
1.3整個命令的字節長度[LB]+3.
2.串口通訊協議格式
發送： [IP] [LB] [CMD] [DF] [CS]
[IP] 地址（固定為11）
[LB] 緊接字節長度不包括CS
[CMD] 命令號
[DF] 命令所帶參數項，可選項
[CS] CS= －（IP +LB+CMD +DF）
應答：
1．當指令得到正確執行時，應答
[ACK] [LB] [CMD] [DF] [CS]
[ACK] = 0x16 命令正確
[LB] 緊接字節長度不包括CS
[CMD] 命令號
[DF] 所帶參數項，可選項
[CS] CS=－（ACK +LB+CMD+DF）
2．當指令沒有得到正確執行時，應答
[NAK] [LB] [CMD] [EC] [CS]
[NAK]= 0X06 命令沒有被正確執行
[LB] = 2 緊接字節長度不包括CS
[CMD] 命令號
[EC] 命令沒有被執行的錯誤的代碼
[CS] CS= －（NAK +LB+CMD+DF）
[EC]
01 命令長度不對或不能被正確解析
02 沒有此命令
03 當前狀態不能執行本命令
3.功能表
編號 | 功能名稱 | 命令號 | 功能描述 |
1 | 查詢測量結果 | 0x01 | |
2 | 調零 | 0x03 | |
3 | 氣體用戶校正 | 用來氣體校準 | |
3.1 | 用戶校正零點 | 0x4B | |
3.2 | 用戶校正量程點 | 0x4C | |
4 | 恢復出廠標定數據 | 0x4D | |
5 | 查詢軟件版本號 | 0x1E | |
6 | 查詢儀器編號 | 0x1F | |
7 | 查詢氣體測量屬性 | 0x0D |
4.詳細描述
4.1.查詢測量結果
發送：11 01 01 ED
應答：[ACK] 05 01 [DF1] [DF2] [ST1] [ST2] [CS]
功能：查詢測量結果
說明：
1. 氣體1濃度=（DF1*256+ DF2）/(100)
2. [ST1] 傳感器工作狀態
3. [ST2]預留
具體描述定義如下表所示：
BIT0 | 傳感器預熱狀態標志位 1表示傳感器正在預熱，預熱時間內傳感器濃度輸出為0 0表示傳感器預熱完成，輸出正常的濃度 |
BIT1 | 傳感器故障狀態標志位 1表示傳感器出現故障，傳感器濃度強制輸出為0 0表示傳感器信號正常，無故障 |
BIT2 | 傳感器示值超量程顯示狀態標志位 1示傳感器濃度顯示值超量程 0示傳感器濃度顯示值在顯示范圍內 |
BIT3 | 預留，默認為0 |
BIT4 | 傳感器是否標定狀態標志位 1示傳感器沒有標定，濃度強制輸出為0 0感器標定完成 |
BIT5 | 傳感器高濕異常報警狀態標志位 1表示傳感器處于高濕環境，濃度強制輸出為0 0表示傳感器工作在濕度正常范圍內 當傳感器相對濕度測量大于95%，BIT5=1,同時光源點亮，傳感器升溫防止冷凝自我保護，濃度強制輸出為0，當相對濕度低于90%，退出高濕異常報警BIT5=0。 |
BIT6 | 傳感器參考通道信號超限狀態標志位 1 表示傳感器的參考通道信號超限，傳感器出現故障 0 表示傳感器的參考通道沒有超限 |
BIT7 | 傳感器測量通道信號超限狀態標志位 1 表示傳感器的測量通道信號超限，傳感器出現故障 0 表示傳感器的測量通道沒有超限 |
4.2.調零
發送：11 01 03 EB
應答：[ACK] 01 03 [CS]
功能：
說明：
儀器接受到調零命令，將儀器的氣體數據矯正到零點，在發送該命令前，儀器中必須通入零氣，保證傳感器示指穩定的情況下才可以發送該指令。
4.3.氣體用戶校正
4.3.1.零點校正（4B）
發送：11 04 4B [GasNum] [DF1] [DF2] [CS]
應答：[ACK] 01 4B [CS]
功能：對氣體進行零點校正
4.3.2.用戶量程點校正（同用戶零點校正）（4C）
發送：11 04 4C [GasNum] [DF1] [DF2] [CS]
應答：[ACK] 01 4C [CS]
功能：對氣體進行量程點校正
說明：1. [GasNum]為氣體標定指示位，默認為0；
2. 標定氣體的濃度的值＝（DF1*256+ DF2）/(100)。
3. 在執行本命令前，必須在傳感器通入與濃度符合的氣體，在通入氣體穩定（可以借鑒結果查詢命令判斷或者氣流穩定地通入傳感器一段時間）后發送本命令。用戶校正的兩點必須在短時間內完成。
5. 標定數據恢復
發送：11 02 4D [GasNum] [CS]
應答：16 01 4D 9C
功能：將用戶標定的值還原到出廠標定的值，并且單點校準值清空。
說明： [GasNum]為氣體組分指示位，0表示第一組份，1表示第2組分，取值范圍視氣體組分而定，針對多路傳感器使用，微型紅外傳感器默認GasNum =0。
6．查詢軟件版本號
發送：11 01 1E D0
應答：[ACK] [x+1] 1E [CH1] [CH2] [CH3] ……[CHx] [CS]
功能：
說明：輸出軟件的版本號。[CH1] -[CHx]為軟件的版本號，為ASCII碼
7．查詢儀器編號
發送：11 01 1F CF
應答：[ACK] 0B 1F（SN1）（SN2）（SN3）（SN4）（SN5）[CS]
功能：
說明：
輸出軟件的儀器編號。SNn范圍為0~9999，五個整數型構成20位編號。
8．查詢氣體測量屬性
發送：11 01 0D E1
應答：[ACK] 08 0D [DF0] [DF1] [DF2] [DF3] [DF4] [DF5] [DF6] [CS]
功能：查詢設置氣體的量程、小數位數、氣體種類、單位等
說明：1. 量程=([DF0]*256+[DF1])/10^[DF2]。(10^[DF2]為對應的倍數由小數點位[DF2]數決定)
2.氣體種類的定義如下：
[DF3] | 氣體種類描述 |
0 | CH4 |
1 | CO2 |
2 | CO |
3 |
8.3.單位的定義如下：
[DF4] | 單位描述 |
0 | ppm |
1 | % |
2 | % |
3 | % |
8.4.[DF5][DF6]預留
