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谷物含水率检测传感器
- 谷物含水率检测传感器是一款电容型高频介电常数测量、非接触式感知的智能传感器，适用于谷物含水率、温度的检测。传感器内嵌高精度数字电容传感芯片、温度芯片、微处理器及算法，典型含水率测量精度达±3%、测温精度±0.5℃；基于Modbus RS485的通信协议，可在线升级传感器固件及算法；支持多节点级联，便于分布式测量空间含水率和温度变化。
一、产品介绍
谷物含水率检测传感器是一款电容型高频介电常数测量、非接触式感知的智能传感器，适用于谷物含水率、温度的检测。传感器内嵌高精度数字电容传感芯片、温度芯片、微处理器及算法，典型含水率测量精度达±3%、测温精度±0.5℃；基于Modbus RS485的通信协议，可在线升级传感器固件及算法；支持多节点级联，便于分布式测量空间含水率和温度变化。
二、产品特点
·非接触式测量谷物含水率、温度，高可靠性、抗熏蒸等化学干扰
·带温度补偿，减小温度对电容测量的影响
·可定制5V～24V宽电压供电，减少远距传输带来的压降影响
·多种滤波算法结合，输出电容值和含水率更加稳定可靠
·可存储调用至多32种物料对应含水率拟合系数
·支持在线固件升级
·每个节点拥有独立ID号可多点级联组网，至多可串联256个
·测量精度高，电容分辨率0.1fF，可提供连续电容量表征谷物含水率情况
三、产品参数
供电电压 | 默认5V，可定制5V～24V宽压供电 |
含水率量程 | 10.00%～30.00% |
含水率精度 | 1% |
含水率分辨率 | 0.001pF |
温度精度 | ±0.5℃ |
温度分辨率 | 0.004℃ |
工作温度 | -40℃～+85℃ |
通信接口 | Modbus RS485通信协议，波特率38400 |
功耗 | 平均工作电流7mA |
传感器尺寸 | 155*50*13mm，默认线长1米 |
四、线序说明
传感器线序说明如下表。
| 线色 | 说明 |
电源地 | 红色 | VCC |
黑色 | GND |
通信 | 黄色 | 485-A |
白色 | 485-B |
五、通讯协议
5.1 通讯基本参数
编码 | 8位二进制 |
数据位 | 8位 |
奇偶校验位 | 无 |
停止位 | 1位 |
错误校验 | CRC-16/Modbus（冗余循环码） |
波特率 | 38400bps |
5.2 数据帧格式定义
采用Modbus-RTU通讯规约，格式如下：
地址码=1字节
功能码=1字节
数据区=N字节
错误校验=CRC-16/MODBUS（低字节在前）
地址码：为传感器的地址，在通讯网络中是唯一的（出厂默认0x01）。
功能码：主机所发指令功能指示，功能码0x03读取寄存器数据，功能码0x06写单个寄存器，功能码0x10写多个寄存器。
数据区：数据区是具体通讯数据，注意16bits数据高字节在前！
CRC码：CRC-16/MODBUS校验码，低位字节在前，高位字节在后。
主机问询帧结构：
地址码 | 功能码 | 寄存器起始地址 | 寄存器长度 | 校验码低位 | 校验码高位 |
1字节 | 1字节 | 2字节 | 2字节 | 1字节 | 1字节 |
例：0103000A0004640B向1号节点查询4字（8Byte）数据，数据起始地址为0x000A
从机应答帧结构：
地址码 | 功能码 | 有效字节数 | 第一数据区 | 第二数据区 | 第N数据区 | 校验码 |
1字节 | 1字节 | 1字节 | 2字节 | 2字节 | 2字节 | 2字节 |
5.3 数据帧格式定义
寄存器地址 | 数据长度 单位16bit （2 Bytes） | 内容 | 说明 | 操作 |
0000 H | 1 | 含水率 | 无符号数 ，扩大100倍 单位 ：% | 只读 |
0001 H | 1 | 温度 | 有符号数 ，放大10倍 单位℃ | 只读 |
0002 H | 1 | 节点地址 | 无符号整数 ， 1~252 | 读写 |
0003 H | 1 | 电容值 | 无符号数 ，扩大1000倍 单位： pf | 只读 |
0004 H | 1 | 含水率系数选择 | 无符号数 ， 1~32 | 读写 |
0005 H | 1 | 显示调用含水率系数A | 有符号数 ，扩大1000倍 ±32768 | 只读 |
0006 H | 1 | 显示调用含水率系数B | 有符号数 ，扩大100倍 ±32768 | 只读 |
0007 H | 1 | 温补系数C | 有符号数 ，扩大10000倍 ±32768 | 读写 |
0008 H | 1 | 温补系数D | 有符号数 ，扩大1000倍 ±32768 | 读写 |
000A H | 1 | 滑动滤波窗口长度 | 无符号数 | 读写 |
000B H | 1 | 滤波次数 | 无符号数 | 读写 |
000C H | 1 | 硬件版本号 | 高8字节为主版本号；低 8字节为次版本号 | 只读 |
000D H | 1 | 固件版本号 | 无符号数 | 只读 |
000E H | 1 | 物料选择 | 无符号数 ， 1~32 | 只写 |
000F H | 1 | 写入含水率系数An | 有符号数 ，扩大1000倍 ±32768 | 只写 |
0010 H | 1 | 写入含水率系数Bn | 有符号数 ，扩大100倍 ±32768 | 只写 |
0014H~0019H | 6 | 设备唯一标识符 | 96bit设备UID ，无符号 数 ，不可修改 | 只读 |
001B H | 1 | 物料遍历 | 无符号数 ， 1~32 | 只读 |
001C H | 1 | 含水率系数A遍历 | 有符号数 ，扩大1000倍 ±32768 | 只读 |
001D H | 1 | 含水率系数B遍历 | 有符号数 ，扩大100倍 ±32768 | 只读 |
六、通讯协议示例以及解释
6.1 读取温含水率数据
注意：0x01的节点当前含水率和温度读数，数据长度单位是16bit（2Bytes）
问询帧（ 01 03 00 00 00 02 C4 0B）
地址码 | 功能码 | 起始地址 | 寄存器个数 | 校验码低位 | 校验码高位 |
0x01 | 0x03 | 0x00 0x00 | 0x00 0x02 | 0xC4 | 0x0B |
应答帧（ 01 03 04 04 C9 01 61 EB 45）
地址码 | 功能码 | 有效字节数 | 含水率 | 温度 | CRC 校验 |
0x01 | 0x03 | 0x04 | 0x04 0xC9 | 0x01 0x61 | 0xEB 0x45 |
1、物料含水率 ：无符号数
0x04C9(十六进制)= 1225 => 含水率 = 12.25%
2、温度 ：当温度低于0℃时以补码形式上传
0x0161 (十六进制)= 353 => 温度 = 35.3℃
6.2 读取传感器地址
问询帧（ FE 03 00 02 00 01 31 C5）
地址码 | 功能码 | 起始地址 | 寄存器个数 | 校验码低位 | 校验码高位 |
0xFE | 0x03 | 0x00 0x02 | 0x00 0x01 | 0x31 | 0xC5 |
应答帧（ FE 03 02 00 01 6D 90）
地址码 | 功能码 | 有效字节数 | 传感器地址 | 校验码低位 | 校验码高位 |
0xFE | 0x03 | 0x02 | 0x00 0x01 | 0x6D | 0x90 |
传感器地址：无符号数
0x0001(十六进制)= 1=> 传感器地址 = 1
