Bedienungsanleitung - Serie 09 Ultraschallsensoren RS-232
Inhalt
1
1.1
Allgemeine Hinweise .................................................................................................................. 2
Zum Inhalt dieses Dokuments ...................................................................................................... 2
2
2.1
2.2
2.3
2.4
Montage ....................................................................................................................................... 2
Befestigungsarten und Installationsvorschläge ............................................................................ 2
Mechanische Kaskadierung mehrerer Sensoren ......................................................................... 2
Schalldüse .................................................................................................................................... 3
Positionierung über Behältern (Sensoren mit Schalldüse D1) ..................................................... 3
3
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
Die RS-232 Schnittstelle ............................................................................................................. 4
Allgemeines .................................................................................................................................. 4
Aufbau der Kommandos ............................................................................................................... 4
Konfiguration des Sensors ............................................................................................................ 5
Werkseinstellungen....................................................................................................................... 5
Kommandos .................................................................................................................................. 5
Erklärungen zu einzelnen Kommandos ........................................................................................ 8
Fehlerbehandlung ....................................................................................................................... 10
Beispiele ..................................................................................................................................... 10
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1
1.1
Allgemeine Hinweise
Zum Inhalt dieses Dokuments
Die vorliegende Anleitung enthält Informationen zur Installation, Inbetriebnahme und Kommunikation der
Baumer Serie 09 Ultraschallsensoren. Sie ergänzt die Montageanleitung, welche mit jedem Sensor
mitgeliefert wird.
2
Montage
2.1
Befestigungsarten und Installationsvorschläge
2.2
Mechanische Kaskadierung mehrerer Sensoren
Wenn mehrere Sensoren miteinander kaskadiert werden, dürfen diese aufgrund der Gehäusetoleranzen und
möglicher Übertragung von Körperschall, nicht direkt aneinandergeschraubt werden. Die Sensoren müssen
einzeln, in einem Raster von mindestens 9 mm Montiert werden.
Es wird nicht empfohlen Serie 09 Ultraschallsensoren ohne Schalldüse miteinander zu kaskadieren.
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2.3
Schalldüse
Sensoren mit Schalldüse stehen erweiterte Funktionen zur Verfügung (Sensitivitätseinstellung), auf die
Sensoren ohne Schalldüse nicht zugreifen können. Sensoren ohne Schalldüse niemals mit Schalldüse
betreiben.
Schalldüse entfernen
Um Beschädigungen zu vermeiden, zuerst die Schalldüse durch eine Drehbewegung (¼ Umdrehung) vom
Gehäuse lösen und danach wegziehen. Niemals die Schalldüse direkt abknicken.
2.4
Positionierung über Behältern (Sensoren mit Schalldüse D1)
Wenn die Füllstände in Mikrotiterplatten und anderen Kleinstbehältern gemessen werden sollen, ist auf eine
möglichst genaue Ausrichtung der Sensoren über den Öffnungen zu achten. Im Bezug auf den
Montageabstand kann von folgenden Richtwerten ausgegangen werden:
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3
3.1
Die RS-232 Schnittstelle
Allgemeines
• Schritt 1: Sensitivitätsstufe A-D einstellen; Schritt 2: Erfassungsbereich teachen (Sensoren mit Schalldüse)
• Messmodus: Gelbe LED blinkt = Empfangssignal schwach. Mögliche Massnahmen: Objekt neu teachen;
Sensor näher beim Objekt platzieren; Transducer reinigen
• Messmodus: Rote LED leuchtet = Objekt im Blindbereich
• Bei Fehlschlagen des Teach-in Vorganges werden die zuletzt erfolgreich gespeicherten Einstellungen aktiv
• Vor dem Anschliessen des Sensors die Anlage spannungsfrei schalten.
• Bei Verschmutzungen der Schalldüse kann es zu Fehlschaltungen kommen – deshalb sollte sie von Zeit
zu Zeit geprüft und evtl. gereinigt werden.
• Über das RS-232 Interface können diverse Funktionen konfiguriert, sowie Messwerte empfangen werden.
• Die Sensoren arbeiten mit einer Baudrate von 115’200
3.2
Aufbau der Kommandos
Alle Kommandos bestehen nur aus ASCII Zeichen. Ein Zeichen besteht aus 1 Start-Bit, 8 Datenbits und 1
Stop-Bit.
Adresse
Adresse „0“ ist die Broadcast Adresse, die von jedem Sensor akzeptiert wird und die unter RS-232 benutzt
werden muss.
Telegram das die Steuerung zum Sensor sendet
{0AB}
End of Frame (EOF)
Start of Frame (SOF)
Adresse 1 Zahl 0..8,
für RS232 immer 0
KEINE CHECKSUMME !
X Buchstaben
(Hängt vom Kommando ab)
Kommando
Buchstabe(A..Z)
Telegram (Antwort) vom Sensor zur Steuerung
{0AB47}
Start of Frame (SOF)
Adresse 1 Zahl 0..8,
für RS-232 immer 0
End of Frame (EOF)
Checksumme 2 Byte, siehe Anhang
X Buchstaben
(Hängt vom Kommando ab)
Kommando
Buchstabe(A..Z)
Kommunikations-Beispiele finden Sie im Abschnitt "3.8 Beispiele".
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3.3
Konfiguration des Sensors
Es gibt verschiedene Eigenschaften des Sensors die per Kommando einstellbar sind. Sie sind als
Konfiguration definiert.
Zur Konfiguration zählen:
• Messmodus (absolute Messung oder Relative Messung im Teachbereich)
• Ausgabeformat bei permanenter periodischer Messung auf ASCII oder Binär
• Sensitivität des Sensors (Sensoren mit Schalldüs)
• Anzahl Mittelungen
• Temperaturkompensation ein, aus
• Teachen von Sdc und Sde
Ein Sensor ist nach der Produktion mit den Werkseinstellungen vorkonfiguriert. Diese Werkseinstellungen
können mit einem speziellen Befehl neu geladen werden, die aktuelle Konfiguration wird dann mit den
Werkseinstellungen überschrieben.
Prinzip
Mit Hilfe der Konfigurationskommandos kann die Funktionsweise des Sensors und das Ausgabeformat der
Messdaten gesetzt werden.
Anschliessend können die Messdaten abgerufen werden. Nach jeder Messdatenanfrage werden die Daten
gemäss der Konfiguration ausgegeben. Die Konfiguration bleibt auch nach dem Aus- und wieder Einschalten
des Sensors gespeichert.
3.4
Werkseinstellungen
Der Sensor wird ab Werk mit folgenden Einstellungen geliefert:
Messmodus:
Ausgabeformat:
Sensitivitätsstufe:
Anzahl Mittelungen:
Temperaturkompensation:
3.5
B (Relativ)
A (ASCII)
A (Sensoren mit Schalldüse)
C (4 Mittelungen)
0 (Aus)
Kommandos
Reset
R
{0R}
{0RV000019ßß} Keine
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Kommentar
Parameter
Antwort des
Sensors
Syntax
Kommando
Name
(ßß stellt die Checksumme dar, hier wird immer die Adresse 0 verwendet)
Dieses Kommando stoppt alle
periodischen Ausgaben.
Der Sensor antwortet mit seiner
Softwareversion (z.B. 000608)
und mit seiner Adresse (hier 0)
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Werkseinstellun D
gen laden
Setze
Messmodus
A
Setze Ausgabe F
Format für
permanente
periodische
Ausgabe
Setze
B
Sensitivität des
Sensors
(Sensoren mit
Schalldüse)
Konfiguration
{0D}
{0Dßß}
{0AX}
{0FX}
{0BX}
{0AXßß}
X
{0FXßß}
X
{0BXßß}
X
Setze Anzahl
Mittelungen
C
{0CX}
{0CXßß}
X
Temperaturkompensation
ein, aus
G
{0Gx}
{0Gxßß}
x
Teachen von
Sdc
X
{0X}
{0XXßß}
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X
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Der Sensor wird mit den
Werkseinstellungen konfiguriert.
Siehe Kapitel „Werkseinstellungen“
A: absolute Messung in 0.1mm
B: relative Messung im
Teachbereich 0…4096
Siehe Kapitel „Erklärungen zu
einzelnen Kommandos“
A: ASCII
B: Binär
Siehe Kapitel „Erklärungen zu
einzelnen Kommandos“
A: Höchste Sensitivität
Messung in Reagenzgläser
Messbereich: 3…150 mm
B: Zweithöchste Sensitivität
Messung in 96er Platten mit
grossem Lochdurchmesser
Messbereich: 3…110 mm
C: Zweittiefste Sensitivität
Messung in 96er Platten mit kleinem
Lochdurchmesser
Messbereich: 3…70 mm
D: Tiefste Sensitivität
Messung in 384er Platten
Messbereich 3…30 mm
Siehe Kapitel „Erklärungen zu
einzelnen Kommandos“
A: keine Mittelung
B: 2
C: 4
D: 8
E: 16
F: 32
G: 64
Siehe Kapitel „Erklärungen zu
einzelnen Kommandos“
0: Temperaturkompensation aus
1: Temperaturkompensation ein
Siehe Kapitel „Erklärungen zu
einzelnen Kommandos“
Lernt Startwert Sdc ein
A: Teach erfolgreich
B: kein Objekt im Erfassungsbereich
→ Grundeinstellungen für die
aktuelle Sensitivitätsstufe
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Teachen von
Sde
Y
{0Y}
{0YXßß}
X
Zwei Byte
schreiben
(Identifikation)
N
{0Nxx}
{0Nxxßß}
xx
{0O}
{0Oxxßß}
xx
{0V}
{0V……..ßß}
{0U……….}
{0U……..ßß}
Zwei Byte lesen O
(Identifikation)
Get
V
Konfiguration
Set
Konfiguration
U
Lernt Endwert Sde ein
A: Teach erfolgreich
B: kein Objekt im Erfassungsbereich
→ Grundeinstellungen für die
aktuelle Sensitivitätsstufe
Zwei Byte mit beliebigem Inhalt
schreiben. Das Zeichen darf dabei
nicht } sein.
Zwei gespeicherte Bytes lesen
Liefert die gespeicherten
Einstellungen:
Messmodus (absolut, relativ)
Ausgabeformat (Binär, ASCII)
Sensitivität des Sensors (Sensoren
mit Schalldüse)
Anzahl Mittelungen
Temperaturkompensation ein, aus
P-Code
SW Dokumenten Nr.
SW Version
Identifikation (2 Byte)
Siehe Kapitel „Erklärungen zu
einzelnen Kommandos“
Konfiguration des Sensors mit
einem Kommando:
Messmodus (absolut, relativ)
Ausgabeformat (Binär, ASCII)
Sensitivität des Sensors (Sensoren
mit Schalldüse)
Anzahl Mittelungen
Temperaturkompensation ein, aus
Siehe Kapitel „Erklärungen zu
einzelnen Kommandos“
Messen
Einzelmessung
Start der
permanenten
periodischen
Ausgabe
M
P
{0M}
{0P}
{0MXYxxxxßß} XYxxxx
X=1→Objekt im Erfassungsbereich
X=0→Objekt nicht im Erfassungsb.
Y=1→Echobreite gross
Y=0→Echobreite klein
xxxx Messwert in Sensoreinheiten
(0…4095) oder in 0.1mm
Siehe Kapitel „Erklärungen zu
einzelnen Kommandos“
Falls ASCII ausgewählt ist,
entspricht die Antwort dem befehl
„M“
{0Pßß}
Siehe Kapitel „Erklärungen zu
einzelnen Kommandos“
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3.6
Erklärungen zu einzelnen Kommandos
Checksumme
Die Checksumme (CS) ist die einfache Summe aller Werte der ASCII Zeichen, von dieser Summe werden
die letzten beiden Stellen verwendet.
Beispiel:
Temperaturkompensation aus
Kommando
0
G
0
Checksumme (ASCII Werte): 48+
71+
48
= 167, die letzten beiden Stellen sind 67
Kommandoantwort mit Checksumme:
{0G067}
Messmodus Absolut / Relativ
Absolut: Der Sensor bezieht sich auf die Werkskalibration und gibt die Messdaten absolut in 0,1 mm
Schritten aus. Wenn das Objekt in den Blindbereich (unter 3 mm) fährt wird der Wert 0 ausgegeben. Befindet
sich kein Objekt im Messbereich wird der Wert 4095 ausgegeben.
Relativ gibt immer die Sensor-interne Einheit aus: 1 Einheit = 1/4096 des eingestellten Messbereichs
(Wertebereich: 0…4095). Wird der Messbereich durch Teach-in eingeschränkt, gilt der Wertebereich
0…4095 für den geteachten Bereich. Die Messauflösung wird dadurch nicht erhöht.
Wenn das Objekt in den Blindbereich (unter 3 mm) fährt wird der Wert 0 ausgegeben. Befindet sich kein
Objekt im Messbereich wird der Wert 4095 ausgegeben.
Binäres Format
Das binäre Format wird nur in der permanenten periodischen Ausgabe verwendet um die Messdaten mit
maximaler Datenrate zu übertragen. Aus diesem Grund ist das binäre Format sehr kompakt und mit
minimalem Overhead versehen.
erstes Byte
zweites Byte
Bit 7 ist 1 (Markierung für start des Datensatzes)
Bit6 = 1 → Objekt im Erfassungsbereich
Bit6 = 0 → kein Objekt im Erfassungsbereich
Bit 0…Bit 5 sind Bit 6..11 des Messwertes
Bit 7 ist 0
Bit6 = 1 → Echobreite gross (grosse Signalreserve)
Bit6 = 0 → Echobreite klein (kleine Signalreserve)
Bit 0…Bit 5 sind Bit 0…5 des Messwertes
Besonderheiten der permanent periodischen Ausgabe
Die Ausgabe wird durch Senden des Reset Kommandos oder Ausschalten abgebrochen.
Tabelle „Setze Sensitivität des Sensors“ Richtwerte (Sensoren mit Schalldüse D1)
Sensitivität
Öffnungsweite
Mikrotiterplatte /
Behälter
Erfassungsbereich
A (Standard)
B
C
D
> 8,5 mm
7…8,5 mm
5…7 mm
3…5 mm
Reagenzgläser etc.
96 Wells
96 Wells
384 Wells
3…150 mm
3…110 mm
3…70 mm
3…30 mm
Mittelungen
Durch die Mittelwertbildung einer erhöhten Anzahl Messungen kann die Wiederholgenauigkeit und
Auflösung erhöht werden. Die Messgeschwindigkeit wird dadurch reduziert.
Zeit pro Messung = 7 ms, dies entspricht bei 8 Messungen 8 x 7 ms = 56 ms.
Mittelalgorithmus: Floating average
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Temperaturkompensation
Die Temperaturkompensation dient dazu die Temperaturabhängigkeit der Schallgeschwindigkeit zu
kompensieren. Bei eingestellter Temperaturkompensation werden Veränderungen der
Umgebungstemperaturen auf 2% von So (Distanz Sensor- Objekt) kompensiert. Die Kompensation
funktioniert erst 15 Minuten nach Anlegen der Versorgungsspannung. Bei ausgeschalteter
Temperaturkompensation misst der Sensor bei Raumtemperatur sofort korrekt. Verändert sich die
Raumtemperatur, entsteht ein Messfehler von 0,18 % Sde/K.
Format der Ausgabe von „Get Konfiguration“
Messmodus
Ausgabeformat
Sensitivität des Sensors
Anzahl Mittelungen
Temperaturkompensation
P-Code
SW Dokumentennummer
Software Version
Identifikation
1 Byte
1 Byte
1 Byte (Sensoren mit Schalldüse)
1 Byte
1 Byte
4 Byte
6 Byte
6 Byte
2 Byte
Format von „Set Konfiguration“
Messmodus
Ausgabeformat
Sensitivität des Sensors
Anzahl Mittelungen
Temperaturkompensation
1 Byte
1 Byte
1 Byte (Sensoren mit Schalldüse)
1 Byte
1 Byte
Achtung: Bei Sensoren ohne Schalldüse fällt jeweils das 1 Byte der Sensitivität weg
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3.7
Fehlerbehandlung
Allgemeines
Die Sensoren arbeiten in 3 Schritten
1. Warte auf Start of Frame (SOF)
2. Warte auf Adresse oder Timeout
3. Warte auf End of Frame oder Timeout
Fehler Bedingungen
Fehler nach SOF wenn :
1. Zeit zwischen 2 Zeichen überschreitet 0.5 s (Timeout)
2. Anzahl der Zeichen nicht zum Kommando passt.
3. Unbekanntes Kommando
4. Falsche Parameter im Kommando
5. Falsche Adresse
Fehlermeldung
Fehlermeldung
E
Fehlerhaftes
Kommando
{0EXßß)
X
Kommentar
Parameter
Antwort des
Sensors
Syntax
Name
Kommando
Die Syntax der Fehlermeldung ist identisch mit einer Standardantwort eines Senors
F = Framing error = Stringlänge ist
falsch
T = nach SOF vor EOF mehr als
0.5s Abstand zwischen 2 Zeichen
U = Unbekanntes Kommando
P = unzulässige Parameter
A = Falsche Adresse
Aktion bei Fehler:
• Sensor sendet Fehlermeldung
• Sensor wartet auf SOF
• Ausgabe bei Fehlmessungen : Messwert = 4095 (ASCII), BF 3F (binär)
3.8
Beispiele
Kommando
Reset
Setze Werkseinstellungen
Setze Messmodus
Setze Ausgabe Format für
perm. periodische Ausgabe
Setze Sensitivität
Setze Anzahl Mittelungen
Temperaturkompensation
Teachen von SDC
Gesendet
{0R}
{0D}
{0AB}
{0FA}
Empfangen
{0RV01000005}
{0D16}
{0AB79}
{0FA83}
Inhalt
{0BC}
{0CC}
{0G1}
{0X}
{0BC81}
{0CC82}
{0G168}
{0XA01}
Zweithöchste Sensitivität
4 Mittelungen
Temperaturkomp. ein
Teach erfolgreich, die
aktuelle Objektposition
wird als SDC gespeichert
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Relative Messung
Setze auf ASCII
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Teachen von SDE
{0Y}
{0YB03}
Get Konfiguration
{0V}
{0VBADC1A1218110
27010000ab53}
Set Konfiguration
{0UABAF0}
{0UABAF047}
Zwei Byte schreiben
(Identifikation)
Zwei Byte lesen
(Identifikation)
Einzelmessung
{0N01}
{0N0123}
{0O}
{0O0124}
{0M}
{0M11140121}
Starte permanente
periodische Ausgabe
{0P}
{0P28}
Teach nicht erfolgreich,
der Sensor wird mit dem
Teachbereich in den
Werkseinstellungen
geladen
Konfiguration:
B: relative Messung
A: ASCII für p. Messung
D: höchste Sensitivität
C: 4 Mittelungen
1: Temperaturkomp. Ein
A121: P-Code
811027: SW Dok. Nr.
010000: SW Version
ab: Identifikation
52: Checksumme
Konfiguration:
A: absolute Messung
B: Binär für p. Messung
A: tiefste Sensitivität
F: 32 Mittelungen
0: Temperaturkomp. aus
47: Checksumme
01 in den Sensor
geschrieben
01 aus dem Sensor
gelesen
1: Objekt im Erf.
1: Echobreite gross
1401: Messwert
Das ist die erste Antwort,
danach folgen die Daten
Fehlermeldungen (Beispiele)
Fehler
Falsche Adresse
Temperaturkompensation ON
mit falschem Parameter
gesendet (3 statt 1)
Falsches Kommando
gesendet
{3M}
{0G3}
Empfangen
{0EA82}
{0EP97}
Erklärung
A = Falsche Adresse
P = unzulässige
Parameter
{0W}
{0EU02}
EOF vergessen
{0M
{0ET01}
Eine ‚0’ zuviel
{0M0}
{0EF87}
U = unbekanntes
Kommando
T = nach SOF vor EOF
mehr als 0.5s Abstand
zwischen 2 Zeichen
F = Framing error =
Stringlänge ist falsch
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