[供应] 物联网无线信号采集卡

SD003高精度四通道模拟量输入无线数据采集模块
上海桑博电子科技有限公司
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SD003高精度四通道模拟量输入无线数据采集模块
产品特点
● 四路模拟信号采集，隔离无线输出
● 测量精度优于0.05%
● 可以程控校准模块精度
● 信号输入/输出/辅助电源之间 3000VDC 三隔离
● 单电源供电：+7VDC至 +15VDC均可
● 可靠性高，编程方便，易于安装不用布线
● 用户可编程设置模块地址、波特率等
● 0-5 V电压信号或 4-20 mA电流信号输入可选型
产品概述
SD003系列产品实现传感器和主机之间的信号采集，用以检测模拟信号或控制远程设备。通过软件的配置，可用于多种传感器类型，包括：模拟信号输入，模拟信号输出，和数字信号输入/输出（I/O），SD003系列产品可应用在 RS-232/485总线工业自动化控制系统，温度信号测量、监视和控制，小信号的测量以及工业现场信号隔离及无线传输等等。
产品包括电源隔离，信号隔离、线性化，A/D转换和无线通信。每个无线网络中最多可接256只无线SD003无线采集模块，如果同一个无线网络中超过256个可以将无线模块通过分频的方式来区分，（注SM5X工业级无线模块最多可以分116个不同的频率，STR30商业级最多可以分256个频率，也就是说在同一个无线网络中最多可以有65536个SD003无线数据采集模块，按照无线通信模块的通信距离来说，STR-30无线通信模块传输1000米，这样在以1000米范围内可以同时采集262144个传感器的信号） 通讯方式采用ASCII码、MODBUS通讯协议，其指令集兼容于ADAM模块，波特率可由代码设置，能与其他厂家的控制模块在同一个网络中使用（注其他厂家的控制模块必须使用的是上海桑博公司的无线模块，无线模块必须是和主机上无线模块是同一个系列）便于计算机编程。
SD003系列产品是基于单片机的智能监测和控制系统，所有的用户设定的校准值，报警上下限，地址，输入范围，波特率，数据格式，校验和状态等配置信息都储存在非易失性存储器EEPROM里。SD003x系列产品可以测量各种传感器信号，包括热电阻，热电偶，应变片等，具体选型请参看不同型号产品所支持的类型编码。SD003系列产品按工业标准设计、制造，信号输入 / 输出 / 辅助电源之间三隔离，都可承受3000VDC隔离电压，抗干扰能力强，可靠性高。工作温度范围- 45℃～+85℃。
功能简介
SD003为四路无线信号隔离采集模块，可测量电压或电流信号。
1、 模拟信号输入
24 位采集精度，产品出厂前所有信号输入范围已全部校准。在使用时，用户也可以很方便的自行编程校准。
2、通讯协议
通讯接口：模块为无线通讯。
通讯协议：标准 ASCII码、MODBUS 通讯协议，可实现与多种品牌的 PLC、RTU或计算机监控软件进行网络通讯。
数据格式：10 位。1 位起始位，8 位数据位，1 位停止位。
通讯地址（0～255）和波特率（1200、2400、4800、9600、19200bps）均可设定；通讯网络为无线通信，最长通信距离可达5000米，无需布线，使用十分方便。也可以定制GRPS/CDMA的无线通信方式。
3、 抗干扰
可根据需要设置校验和。模块内部有瞬态抑制二极管，可以有效抑制各种浪涌脉冲，保护模块，内部的数字滤波，也可以很好的抑制来自电网的工频干扰。
SD003通用参数
(typical @ +25℃，Vs为额定值)
输入类型： 电流输入 ±20 mA、0-20mA、4-20mA
电压输入 ±10V、0-5V、0-10V
精 度： @ +25℃ 表1所示
输入失调： ±0.02 uV/℃
温度漂移： ±1 ppm/℃(±3 ppm/℃, 最大)
输入电阻： 电流输入 50 ?
电压输入 1 M ?
带 宽： -3 dB 12.7 Hz
转换速率： 15.0Sps
共模抑制(CMR)： 120 dB（1k? Source Imbalance @ 50/60 Hz）
常模抑制(NMR)： 60 dB （1k? Source Imbalance @ 50/60 Hz）
输入端保护： ANSI/IEEE C37.90.1-1989 瞬态保护
通 讯： 协议 标准串行通信协议（RS232/RS485） 标准ASCII码、MODBUS通讯协议
波特率（1200、2400、4800、9600、19200bps）可软件选择
响应时间： 70 ms 最大
工作电源： DC7V 至15V （±10%范围）可选用其中一组单电源供电
功率消耗： ≤1W
工作温度： - 45 ~ +85℃
工作湿度： 10 ~ 90% (无凝露)
存储温度： - 45 ~ +85℃
存储湿度： 10 ~ 95% (无凝露)
隔离耐压： 信号输入/输出/辅助电源 3KVDC，1 分钟，漏电流 1mA
耐冲击电压： 3KVAC， 1.2/50us(峰值)
SD003电参数： @+25℃ Vs为额定值

SD003引脚定义：
引 脚 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
名 称 +12 GND GND Config GND Output AGND AVIN3 AGND AVIN2 AGND AVIN1 AGND AVIN0
描 述 电源正端 电源负端 输出端地线 初始状态设置 开关输出
- 开关输出
+ 输入通道 3负端 输入通道 3正端 输入通道 2负端 输入通道 2正端 输入通道 1负端 输入通道 1正端 输入通道 0负端 输入通道 0正端

初始化 SD003无线数据采集模块
所有的SD003无线数据采集模块，都使用上海桑博电子公司设计的无线射频网络，必须分配一个独一无二的地址代码，地址代码取值为 16 进制数在 00 和 FF之间。但是，所有全新的SD003无线数据采集模块都使用一个工厂的初始设置，如下所示：
地址代码为 00
波特率 9600 bps
禁止校验和
由于新的无线数据采集模块的地址代码都是一样的，他们的地址将会和其他模块矛盾，所以当你组建系统时，你必须重新配置每一个模拟输入模块地址。可以在接好SD003无线数据采集模块电源线和主机无线模块通讯后，通过配置命令来修改SD003无线数据采集模块的地址。如图
波特率，校验和状态也需要根据用户的要求而调整。而在修改波特率，校验和状态之前，必须安装配置跳线，否则无法修改。无线模块必须按照上海桑博电子科技提供的无线模块的说明书来配置无线模块的波特率。所有SD003无线数据采集模块都有一个特殊的标为 CONFIG 的管脚。将 CONFIG管脚短路接到地线后，再通电，此时模块进入缺省状态。在这个状态下，缺省配置的配置如下：
地址代码为 00
波特率 9600 bps
禁止校验和
这时，可以通过配置命令来修改SD003无线数据采集模块的波特率，校验和状态等参数。在不确定某个SD003无线数据采集模块的具体配置时，可以（使用上海桑博科技提供的多信道数据采集软件）通过主机无线模块读取从机SD003无线数据采集模块的地址，也可以通过安装配置跳线，使模块进入缺省状态，再对模块进行重新配置。
命令集
命令由一系列字符组成，如首码、地址 ID，变量、可选校验和字节和一个用以显示命令结束符(cr)。主机除
了带通配符地址“**”的同步的命令之外，一次只指挥一个SD003无线数据采集模块。
命令格式：(Leading Code)(Addr)(Command)[data][checksum](cr)
(Leading code) 首码是命令中的第一个字母。所有命令都需要一个命令首码，如%,$,#,@,...等。 1- 字符
(Addr) 模块的地址代码, 如果下面没有指定，取值范围从 00～FF (十六进制)。 2- 字符
(Command) 显示的是命令代码或变量值。 变量长度
[data] 一些输出命令需要的数据。 变量长度
[checksum] 括号中的Checksum（校验和）显示的是可选参数，只有在启用校验和时，才需要此选项。 2- 字符
(cr) 识别用的一个控制代码符，(cr)作为回车结束符，它的值为0x0D。 1- 字符
当启用校验和(checksum)时，就需要[Checksum]。它占2-字符。命令和应答都必须附加校验和特性。校验和用来检查所有输入命令，来帮助你发现主机到模块命令错误和模块到主机响应的错误。校验和字符放置在命令或响应字符之后，回车符之前。
计算方法：两个字符，十六进制数，为之前所发所有字符的ASCII码数值之和，然后与十六进制数0xFF相与所得。
应用举例：禁止校验和(checksum)
用户命令 $002(cr)
模块应答 !00020600 (cr)
启用校验和(checksum)
用户命令 $002B6 (cr)
模块应答 !00020600 A9 (cr)
‘$’ = 0x24 ‘0’ = 0x30 ‘2’ = 0x32
B6=(0x24+0x30+0x30+0x32) AND 0xFF
‘!’ = 0x21 ‘0’ = 0x30 ‘2’ = 0x32 ‘6’ = 0x36
A9=(0x21+0x30+0x30+0x30+0x32+0x30+0x36+0x30+0x30) AND 0xFF
常用模拟输入模块命令：
1、读模拟输入模块数据
2、读通道N模拟输入模块数据
3、配置模块
4、读配置状态
5、偏移校准
6、满刻度校准
7、读模块名称
命令的应答 ：
应答信息取决于各种各样的命令。应答也由几个字符组成，包括首代码，变量和结束标识符。应答信号的首
代码有两种， ‘!’或 ‘>’表示有效的命令而‘?’ 则代表无效。通过检查应答信息，可以监测命令是否有效
注意：1、在一些情况下，许多命令用相同的命令语法。要确保你用的地址在一个命令中是正确的，假如你用错
误的地址，而这个地址代表着另一个无线数据采集模块，那么命令会在另一个无线数据采集模块生效，因此产生错误。
2、 必须用大写字母输入命令。

1、 读模拟输入模块数据命令
说 明：以当前配置的数据格式，从模拟输入模块中读回所有通道模拟输入数据。
命令语法：#AA(cr)
参数说明：# 分界符。
AA 模块地址，取值范围 00～FF(十六进制)。
(cr) 结束符，上位机回车键（0DH）。
响应语法：>(data)(cr) 命令有效。
?AA(cr) 命令无效或非法操作。
参数说明：> 分界符。
(data) 代表读回的所有通道数据。数据格式可以是工程单位， FSR 的百分比， 16 进制补码，或者 ohms。详细说明见命令集第 3条。
(cr) 结束符，上位机回车键（0DH）。
其他说明：假如语法错误或通讯错误或地址不存在，模块不响应。

应用举例： 用户命令 #23(cr)
模块应答 >+04.765+04.756 +04.632 +04.836 (cr)
说 明：在地址 23H 模块上输入是 通道 0：+04.765V 通道 1：+04.756V 通道 2：+04.632V
通道 3：+04.836V （数据格式是工程单位）。

2、读通道N模拟输入模块数据命令
说 明：以当前配置的数据格式，从模拟输入模块中读回通道 N的模拟输入数据。
命令语法：#AAN(cr)
参数说明：# 分界符。
AA 模块地址，取值范围 00～FF(十六进制)。
N 通道代号 0～3
(cr) 结束符，上位机回车键（0DH）。
响应语法：>(data)(cr) 命令有效。
?AA(cr) 命令无效或非法操作。
参数说明：> 分界符。
(data) 代表读回的通道 N的数据。数据格式可以是工程单位， FSR 的百分比， 16 进制补码，或者 ohms。
详细说明见命令集第 3条。
(cr) 结束符，上位机回车键（0DH）。
其他说明：假如语法错误或通讯错误或地址不存在，模块不响应。

应用举例： 用户命令 #232(cr)
模块应答 >+04.632 (cr)
说 明：在地址 23H模块上 通道2 的输入是 +04.632V（数据格式是工程单位）。

3、配置模拟输入模块命令
说 明：对一个模拟输入模块设置地址，输入范围，波特率，数据格式，校验和状态。配置信息储存在非易失
性存储器 EEPROM 里。
命令语法：%AANNTTCCFF(cr)
参数说明：% 分界符。
AA 模块地址，取值范围 00～FF(十六进制)。
NN 代表新的模块 16 进制地址，数值 NN的范围从 00 到 FF。
TT 用16 进制代表类型编码。SD003产品必须设置为 00。
CC 用16进制代表波特率编码。
波特率代码 波特率
01 1200
02 2400
03 4800
04 9600
05 19200
表 3 波特率代码
FF 用16 进制的 8 位代表数据格式，校验和。注意从 bits2 到 bits5 不用必须设置为零。

表 4 数据格式，校验和代码
Bit7：保留位，必须设置为零
Bit6：校验和状态，为 0：禁止； 为 1：允许
Bit5-bit2：不用，必须设置为零。
Bit1-bit0：数据格式位。
00：工程单位(Engineering Units)
01：满刻度的百分比(% of FSR)
10：16 进制的补码(Twos complement)
11：欧姆(ohms)(仅热电阻产品可设置)
(cr) 结束符，上位机回车键（0DH）
响应语法：!AA(cr) 命令有效。
?AA(cr) 命令无效或非法操作，或在改变波特率或校验和前，没有安装配置跳线。
参数说明：! 分界符，表示命令有效。
? 分界符，表示命令无效。
AA 代表输入模块地址
(cr) 结束符，上位机回车键（0DH）。
其他说明：假如你第一次配置无线数据采集模块，AA=00、 NN 等于新的地址。假如重新配置模块改变地址、输入范围、数据格式，AA 等于当前已配置的地址，NN 等于当前的或新的地址。假如要重新配置无线数据采集模块改变波特率或校验和状态，则必须安装配置跳线，使无线数据采集模块进入缺省状态，此时模块地址为 00H，即 AA=00H，NN等于当前的或新的地址。
假如语法错误或通讯错误或地址不存在，模块不响应。

应用举例： 用户命令 %0011000600(cr)
模块应答 !11(cr)
说 明：% 分界符。
00 表示你想配置的模拟输入模块原始地址为00H。
11 表示新的模块 16 进制地址为 11H。
00 类型代码，SD003产品必须设置为 00。
06 表示波特率 9600 baud。
00 表示数据格式为工程单位，禁止校验和。
4、读配置状态命令
说 明： 对指定一个模拟输入模块读配置。
命令语法：$AA2(cr)
参数说明：$ 分界符。
AA 模块地址，取值范围 00～FF(十六进制)。
2 表示读配置状态命令
(cr) 结束符，上位机回车键（0DH）。
响应语法：!AATTCCFF(cr) 命令有效。
?AA(cr) 命令无效或非法操作。
参数说明：! 分界符。
AA 代表输入模块地址。
TT 代表类型编码。
CC 代表波特率编码。见表 3
FF 见表 4
(cr) 结束符，上位机回车键（0DH）。
其他说明：假如语法错误或通讯错误或地址不存在，模块不响应。

应用举例： 用户命令 $302(cr)
模块应答 !300F0600(cr)
说 明：! 分界符。
30 表示模拟输入模块地址为30H 。
00 表示输入类型代码。
06 表示波特率 9600 baud。
00 表示数据格式为工程单位，禁止校验和。
5、偏移校准命令
说 明：校准一个输入模块通道 N的偏移。
命令语法：$AA1N(cr)
参数说明：$ 分界符。
AA 模块地址，取值范围 00～FF(十六进制)。
1 表示偏移校准命令。
N 通道代号 0～3
(cr) 结束符，上位机回车键（0DH）。
响应语法：! AA (cr) 命令有效。
?AA(cr) 命令无效或非法操作。
参数说明：! 分界符，表示命令有效。
? 分界符，表示命令无效。
AA 代表输入模块地址
(cr) 结束符，上位机回车键（0DH）。
其他说明：产品出厂时已经校准，用户无需校准即可直接使用。
当对一个模拟输入模块校准时，先校准偏移命令后，再校准增益。
在校准时，模拟输入模块需在要校准的通道上连上合适的输入信号。不同的输入范围需要不同的输入
电压或电流。具体校准方法请看校准模块章节。
假如语法错误或通讯错误或地址不存在，模块不响应。

应用举例： 用户命令 $2310(cr)
模块应答 !23(cr)
说 明：对地址 23H模块的通道 0 进行偏移校准。
6、增益校准命令
说明：校准一个输入模块通道 N的增益。
命令语法：$AA0N(cr)
参数说明：$ 分界符。
AA 模块地址，取值范围 00～FF(十六进制)。
0 表示增益校准命令。
N 通道代号 0～3
(cr) 结束符，上位机回车键（0DH）。
响应语法：!AA(cr) 命令有效。
?AA(cr) 命令无效或非法操作。
参数说明：! 分界符，表示命令有效。
? 分界符，表示命令无效。
AA 代表输入模块地址
(cr) 结束符，上位机回车键（0DH）。
其他说明：产品出厂时已经校准，用户无需校准即可直接使用。
当对一个模拟输入模块校准时，先校准偏移后，再校准增益。
在校准时，模拟输入模块需在要校准的通道上连上合适的输入信号。不同的输入范围需要不同的输入
电压或电流。具体校准方法请看校准模块章节。
假如语法错误或通讯错误或地址不存在，模块不响应。

应用举例： 用户命令 $2303(cr)
模块应答 !23(cr)
说 明：对地址 23H模块的通道 3 进行增益校准。
7、读模块名称命令
说明：对指定一个模拟输入模块读模块名称。
命令语法：$AAM(cr)
参数说明：$ 分界符。
AA 模块地址，取值范围 00～FF(十六进制)。
M 表示读模块名称命令
(cr) 结束符，上位机回车键（0DH）。
响应语法：!AA(ModuleName)(cr) 命令有效。
?AA(cr) 命令无效或非法操作
参数说明：! 分界符，表示命令有效。
? 分界符，表示命令无效。
AA 代表输入模块地址。
(ModuleName) 模块名称可以为SD003代表你使用的模块型号
(cr) 结束符，上位机回车键（0DH）。
其他说明：假如语法错误或通讯错误或地址不存在，模块不响应。

应用举例： 用户命令 $08M(cr)
模块应答 !08ISD003 (cr)
说 明：在地址 08H模块为SD003。
输入范围和数据格式
模拟输入模块使用了4种数据格式：00：工程单位(Engineering Units)
01：满刻度的百分比(% of FSR)
10：16 进制的补码(Twos complement)
11：欧姆(ohms)(仅热电阻产品可设置)

应用举例
1、输入范围为±20mA，输出为 4 mA
用户命令 #01(cr)
工程单位 模块应答 >+04.000(cr)
满刻度的百分比 模块应答 >+020.00(cr)
16 进制的补码 模块应答 >199999(cr)
2、输入范围为±10V，输出为 2.5V
用户命令 #01(cr)
工程单位 模块应答 >+02.500(cr)
满刻度的百分比 模块应答 >+025.00(cr)
16 进制的补码 模块应答 >1FFFFF(cr)
校准模块
产品出厂时已经校准，用户无需校准即可直接使用。
使用过程中，你也可以运用产品的校准功能来重新校准模块。在校准时，模块需要输入合适的信号，不同的
输入范围需要不同的输入信号。
为了提高校准精度，建议使用以下设备来校准：
1、一个输出稳定，噪声很低的直流电压/电流信号源
2、一个5位半或更高精度的电压/电流测量仪表监测输入信号的准确性
校准过程
1. 选择要校准的输入通道，按照模块的输入范围接上对应的输入信号。
2. 给模拟输入模块需要校准的通道输入一个正确的零点信号。
3. 待信号稳定后，向模拟输入模块发送 偏移校准 $AA1N 命令(N代表当前正在校准的通道代号)。
4. 给模拟输入模块需要校准的通道输入一个正确的满度信号。
5. 待信号稳定后，向模拟输入模块发送增益校准 $AA0N 命令(N代表当前正在校准的通道代号)。
6. 校准完成
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