PTB220系列数字气压表用户指南.docx
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PTB220系列数字气压表用户指南
PTB220系列数字气压表用户指南
第一章基本信息
安全
整个手册中的主要说明中和安全有关的考虑主要集中在以下几点：
警告：
警告表示危险。
它引起对一个步骤，操作，环境或类似的注意，如果没有正确履行或者坚持可能导致个人的伤害或者死亡。
b5E2RGbCAP
小心：
小心也表示危险。
它引起对一个步骤，操作，环境或类似的注意，如果没有正确履行或者坚持可能导致部分或者全部产品的损坏或者毁灭。
p1EanqFDPw
注意：
注意强调重要信息。
它引起对一个基本的步骤，操作，环境或类似的注意。
担保
第二章产品描述
引言
PTB220系列气压表是完全补偿式数字气压表，其设计是为了覆盖大范围的环境气压和温度。
它们既可以在室温下精确测量气压，也可以在恶劣的自动气象站上使用。
DXDiTa9E3d
PTB220系列数字气压表采用维萨拉研制的BAROCAP硅电容式绝对压力传感器来测量大气压力。
PTB220系列数字气压表的测量原理是基于一个先进的RC振荡电路，电容压力传感器和电容温度补偿传感器作连续测量，微处理器进行压力线性补偿和温度补偿获得精确的气压值。
RTCrpUDGiT
PTB220中气压和温度的调整在工作温度范围内包含7个温度点，在气压范围内包含6个气压点。
每个计算的基本的气压和温度的调整点都存在每个气压传感器的EEPROM中，用户不能改变出厂设置。
5PCzVD7HxA
PTB220A级气压表的多点精细调整和精细气压标定是用一个Ruska2465重力实验仪手动完成的。
B级气压表的多点精细调整和标定是电子工作标准自动调校的。
jLBHrnAILg
PTB220系列数字气压表可以带有1个，2个或者3个气压传感器。
尽管通常大部分合适的配置都只用一个气压传感器，但是附加的传感器可能对一些应用比较好。
2或者3个气压传感器提供自我诊断的特征：
用户可以设置一个警戒线，在警戒线范围以内气压传感器必须和可靠测量一致。
PTB220系列气压表也能通过设置测量两个独立的气压。
xHAQX74J0X
外壳上的本地LCD显示屏也是可以设置的。
显示屏有背景光，，使得其在任何光线条件下都好阅读。
显示屏有两行，可以同时显示气压值，三小时气压趋势和WMO气压趋势代码。
LDAYtRyKfE
用户可以定义各种特殊应用设置，比如串行总线设置，平均时间，输出间隔，输出格式，显示格式，误差信息域，压力单位和压力分辨率。
也可以为电源环境选择不同的发送模式，比如自由运行模式，待机模式和自动发送信息模式，也可以选择快速测量模式，每秒测量十次。
已经选择的是工厂设置，所以实现了快速设置时间和高分辨率。
在不需要快速设置时间的应用场合，推荐使用长的平均时间以减少环境压力的噪声。
Zzz6ZB2Ltk
作为一个标准，在气压表中有RS232C全双工和双向TTL电平串口。
此外，用户既可以选择一个RS485/422双写半双工串口或者一个脉冲输出接口，且用户可以选择脉冲率，气压分辨率和气压偏移量。
dvzfvkwMI1
PTB220系列数字气压表可追踪于美国国家标准和技术研究所。
BAROCAP压力传感器
PTB220系列数字气压表采用维萨拉为测量大气压力研制的BAROCAP硅电容式绝对压力传感器。
BAROCAP传感器具有优异的无滞后、可重复、耐温变和长期稳定等特性。
BAROCAP传感器的耐用性是杰出的，并且该传感器可以抵抗机械和热冲击。
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图2-1BAROCAP压力传感器
BAROCAP压力传感器由两层单晶硅和夹在它们中间的一层玻璃组成。
较薄的硅层的两边都被蚀刻了，以为绝对压力传感器产生一个完整的真空参考室，同时形成一个压力敏感硅膜片。
较厚的硅层是传感器的坚硬底基，在它的上面镀上了玻璃电介质。
较薄的硅片静电地粘在玻璃表面形成一个坚固的绝缘结合物。
在真空参考室内的底座上沉淀了一层喷镀薄膜作为电容器的电极；电容器的另一个电极是压力敏感硅膜片。
EmxvxOtOco
为了最小化传感器的温度依赖性和最大化它的长期稳定性，硅和BAROCAP压力传感器里所用玻璃材料的热膨胀系数很精细地匹配在一起。
BAROCAP压力传感器的设计已经达到了在1000hPa时的0温度依赖，并且它的长期稳定性也通过提高老化温度被最大化了。
SixE2yXPq5
BAROCAP电容式压力传感器展示了宽的动态范围和无自动加热效应的特征。
它优异的无滞后和可重复特征是基于单晶硅的理想弹性的特征的。
在BAROCAP压力传感器中，硅材料仅运用了其弹性范围的百分之几。
6ewMyirQFL
测量原理
PTB220系列数字气压表的测量原理是基于一个由三个参考电容组成的先进RC振荡电路，电容压力传感器和电容温度补偿传感器作连续测量。
一个多路复用器每次将五个电容器中的一个接到RC振荡电路中，这样在一个测量周期中能测量五个不同的频率。
kavU42VRUs
图2-1含有5个电容器的RC振荡电路
RC振荡电路的设计是为了减弱杂散阻抗的变化，取得优异的测量稳定性。
维萨拉的电子测量原理首先强调的是在宽的环境温度和相对湿度范围内的长期稳定性；但是它同时也能取得快的测量速度和高的分辨率。
y6v3ALoS89
在快速测量模式下，使用了一个特殊的测量算法。
这种模式下，当从三个参考电容和热补偿电容出来的频率是每30分钟更新一次时，只需要不断地测量从BAROCAP压力传感器出来的频率。
当参考电容的变化在任何周期内都可以忽略，并且气压表的内部温度在几十秒内M2ub6vSTnP
保持足够的稳定，这样做是可以的。
在1帕斯卡的分辨率下，快速测量模式能取得10次每秒的测量速度。
每次测量结果都代表最后100ms压力的平均值。
当参考频率每30秒测量一次时，输出结果会短暂地停一下并且这是会代表性地丢失一个测量值。
快速测量模式只能用在有一个气压传感器的气压表内，并且使用的通信方式是全双工的。
0YujCfmUCw
结构图
PTB220系列数字气压表包含一块CPU板和1，2或者3个气压传感器压力传感器的数量是订单细节并且其配制是用户不能改变的。
通常所有的压力传感器都连接到同一个压力端口。
但是，在有两个压力传感器的情况下，气压表也可以有两个压力端口，每个传感器各一个端口。
各种硬件配置在77页上都有图解。
eUts8ZQVRd
PTB220系列气压表总是有一个RS232C全双工口和一个双向TTL电平的串口。
另外，气压表要么有一个脉冲输出口，要么有一个RS485/422双线半双工串口。
RS485/422口实气压表内一个单独的可选模块。
这个接口模块在订单中明确说明或者只在工厂安装。
还有一个可选的工厂设置的模拟输出模块也是可用的。
一个有背景光的LCD显示器也是一个可能的可选配置。
sQsAEJkW5T
PTB220系列气压表的结构图显示在图2-3中。
图2-3PTB220气压表的结构图
第三章开始
因为PTB220系列数字气压表总会有一个RS232C串口，所以当用户第一次操作气压表时被要求使用这个接口。
当使用各种软件对气压表进行设置时，RS232C是最有用、最可靠的接口。
GMsIasNXkA
PTB220气压表内的RS232C串口不提供握手线<比如DSR，CTS和DTR）。
如果主机系统要求握手线，为了能和PTB220通信必须做适当的外部连接。
需要更详细的关于怎么连接握手线的资料可以参看81页的附录。
TIrRGchYzg
7EqZcWLZNX
RS232C串口和电源引脚的分配如下所示：
图3-19芯母D型连接器
针脚
信号
2
TX<发送数据）
3
RX<接收数据）
5
RS232C的地线
7
电源地线
9
电源电压<10…30VDC）
图3-2RS232C和电源针
PTB220系列气压表的出厂设置如下：
表3-1串口的出厂设置
波特率
9600
奇偶性
偶
数据位
7
停止位
1
双工
全双工
完成电气连接后，打开电源开关，气压表做出回应指示气压表的类型和软件的版本。
PTB220/2.02
〉
气压表现在已经准备好可以响应任何命令，例如响应命令R，S或者SEND<参见43页）。
如果有液晶显示屏盖，通电后显示屏首先显示气压表的类型和软件的版本。
然后显示屏切换到依据用DFORM命令定义的格式显示气压读数。
显示屏盖上的键盘可用来检查和改变可用的参数<参见51页）。
lzq7IGf02E
有任何问题请检查连接器X15内的跳线设置和气压表内双列直插式开关S1的设置。
设置应该如下图所示。
图3-3基本RS232C跳线和双列直插式开关S1的设置
第四章调试
表4-1总结了用来调试PTB220系列数字气压表的命令。
这些命令中除了SCOM命令外都不区分大小写。
表4-1调试命令
功能
命令
发送模式
SMODE
测量模式
MMODE
脉冲模式设置
PULSE
串行总线设置
SERI
响应开/关
ECHO
输出格式
FORM
气压分辨率
FORM
气压趋势
FORM
气压走向
FORM
错误状态
FORM
稳定指标
FORM
校验和
FORM
高度校正的高度
HHCP
误差输出格式
EFORM
显示格式
DFORM
气压和温度单位
UNIT
平均时间
AVRG
设置输出间隔
INTV
气压表的地址
ADDR
用户特有的SEND命令
SCOM
气压稳定指标
PSTAB
气压报警级别PLARM
气压差别界限
PDMAX
键盘锁定
KEYLOCK
调试命令可以分成两部分：
操作模式命令和软件设置命令。
操作模式
要做的第一件事是为气压表选择期望的发送模式。
这是通过SMODE命令完成的。
可用的模式有一般模式、快速测量模式或脉冲输出模式。
这些选择用MMODE和PULSE命令实现。
zvpgeqJ1hk
SMODE选择发送模式
这里：
x=STOP,RUN,SEND或者POLL
SMODE命令被用来设置或者检查气压表的发送模式。
PTB220系列数字气压表有四种发送模式：
STOP,RUN,SEND和POLL。
NrpoJac3v1
在STOP模式下<参见43页），气压表通电后输出它自己的类型和软件版本，然后等待更多的命令。
在RUN模式下<参见43页），气压表通电后自动地开始连续输出。
在SEND模式下<参见50页），气压表通电后自动地输出一条单一的信息。
POLL模式<参见48页）允许和多个气压表的通信或者其他数字仪器连接到串行总线。
在POLL模式下回应自动关闭。
1nowfTG4KI
例子：
>smode
串行模式：
STOP
>smoderun
串行模式：
RUN
>smodesend
串行模式：
SEND
>smodepoll
串行模式：
POLL
>smodestop
串行模式：
STOP
>reset
MMODE选择测量模式
这里：
x=NORMAL或者FAST
MMODE命令被用来设置或者检查气压表的测量模式。
在一般测量模式下，气压表依次测量压力传感器<参见06页）的5个电容组件的电容。
这是PTB220系列数字气压表的标准操作模式。
fjnFLDa5Zo
在快速测量模式下，气压表主要测量BAROCAP压力传感起的电容，从而导致更快的测量速度<大约每秒测量10次）。
这种测量模式仅仅可以用在只有一个压力传感器，并且采用全双工通信的气压表中。
tfnNhnE6e5
MMODE选择受到开关SW4<图4-1）的保护。
SW4开关通常位于DISABLE位置将开关SW4打到ENABLE位置HbmVN777sL
图4-1开关SW4位于ENABLE位置选择快速测量模式的例子：
>mmode
测量模式：
NORMAL
>mmodefast
测量模式：
FAST
>mtim32
测量时间：
32
>filtoff
过滤器：
关
>reset
为了在每秒10次的测量速度下取得最好的输出稳定性，推荐将测量时间过滤器命令保证在快速测量模式下不执行数值滤波。
命令MTIM和FILT仅和MMODEFAST命令仪器使用。
在NORMAL测量模式下，PTB220系列数字气压表中的AVRG命令取代MTIM和FILT命令。
V7l4jRB8Hs
PULSE选择脉冲输出模式
这里：
a=ON或者OFF<激活/去激活）
s=SLOW或者FAST<速度）
r=LOW或者HIGH<分辨率）
o=气压偏移<只用单位百帕/毫巴）
PULSE命令被用来激活或者去激活脉冲输出模式，并且用来设置或检查想要的参数。
SLOW/FAST选择影响脉冲速率：
速度SLOW等于5kHz的脉冲速率，而速度FAST等于50kHz的脉冲速率。
分辨率LOW等于0.1hPa/mbar的气压分辨率，而分辨率HIGH等于0.01hPa/mbar的气压分辨率。
为了最小化输出脉冲的数量，用户可以定义一个气压偏移量使得气压输出从选择的气压水平开始。
83lcPA59W9
脉冲输出模式软件设置的例子：
>pulse
OFFSLOWLOW0.0
>pulseonslowlow
ONSLOWLOW0.0
>pulseonfasthigh-800（注意负号>mZkklkzaaP
ONFASTHIGH-800.0
>pulseoff
OFFFASTHIGH-800.0
>
脉冲输出模式的操作可以用PTEST命令，通过RS232C串口测试。
为了使气压表开始等待外界的触发脉冲，除了上面提到的软件设置外，用户最后还必须将开关SW3打到ON位置<参见33页硬件设置）。
AVktR43bpw
为了得到关于怎么设置和使用PTB220系列数字气压表的脉冲输出模式的快速参考信息请参见83页。
ORjBnOwcEd
软件设置
SERI串行总线设置
这里：
<*＝出厂设置）
b=波特率<300，600，1200，2400，4800，9600*）
p=奇偶性d=数据位<7*或者8）
s=停止位<1或者2）
x=双工=主计算机上的ENTER或RETURN键产生回车
SERI命令被用来设定或检查气压表串行总线的设置。
例子：
>seri
9600E71F
>seri1200N81H
1200N81H
>reset
PTB220/2.02
>seri2400
2400N81H
>seriF
2400N81F
>reset
PTB220/2.02
>
在SERI命令后总要使用RESET命令激活新的串行总线设置。
下面的总线设置不对插入的因特尔8051微处理器起作用。
他们会被气压表修改：
N71——>N72
E82——>E81
O82——>O81
PTB220系列数字气压表的RS485/422是一种非隔离的双线半双工接口
为了得到关于怎么使用PTB220系列数字气压表的RS485/422接口的快速参考信息请参见93页。
ECHO设置串行总线响应的开/关
这里：
x=ON或者OFF
ECHO命令被用来设置或检查气压表的响应环境。
在OFF模式下气压表不输出‘>’提示字符。
例子：
>echo
Echo:
ON
>echooff
Echo:
OFF
…
echoon（文字看不见>
Echo:
ON
>
FORM定义输出格式
FORM命令被用来设置或检查气压表的输出格式。
参见下一页的例子。
用户可以定义输出格式的如下范围：
小数位数：
在一个量前给出小数的位数。
在气压前给出4.2输出的读数形式如下：
1013.12
气压量：
P1（传感器1的读数>，P2（传感器2>，P3（传感器3>，P（平均值>
高度修正气压：
HCP<参见25页）
气压趋势*>：
TREND<三小时趋势）
气压走向：
A<详见101页）
温度量*>：
T1,T2,T3
气压和温度单位：
UU，UUU，UUUU，UUUUU
气压表的地址：
ADDR<使用两个字符）
错误状态：
ERR<使用三个字符）
稳定指标：
OK<使用三个字符）
校验和：
CS2，CS4
数字范围：
n.m这里：
n=0-9,m=0-9
文本范围：
在“”字符以内
ASCII字符：
CR#r
LF#n
TAB#t
nnnASCII代码#nnn
*>PTB220气压表不能为气压趋势和温度读数输出正号，用一个空格代替。
设置输出格式的不通方式的例子：
1.输出气压读数
>form
4.2P““UUUU#r#n
?
>send
1020.30hPa
>
2.分别输出传感器值>form
4.2P““UUUU#r#n
?
4.2P1““P2““P3““P““UUU#r#n2MiJTy0dTT
>send
1020.311020.321020.331020.32hPa
>
3.输出气压读数及随后的三小时趋势
>form
4.2P““UUUU#r#n
?
4.2P““UUU““2.1TREND“”UUU#r#ngIiSpiue7A
>send
1020.30hPa**.*hPa<日期得不到）
>send
1020.30hPa-1.2hPa
4.输出气压读数及随后的三小时趋势和气压走向
>form
4.2P““UUUU#r#n
?
4.2P““UUU““2.1TREND“”UUU““A#r#nuEh0U1Yfmh
>send
1020.30hPa**.*hPa<日期得不到）
>send
1020.30hPa-1.2hPa7
>send
1020.30hPa1.2hPa2<没有正号）
5.输出传感器P1的气压及温度读数
>form
4.2P““UUUU#r#n
?
4.2P1““UUU““3.1T1UU#r#n
>send
1020.30hPa23.4‘C<没有正号）
>
6.以inHg为单位输出平均气压读数
>form
4.2P““UUUU#r#n
?
2.4P““UUUU#r#n
>unitinHg
Punit:
inHg
>send
30.1234inHg
>
7.添加一个文字域，给出地址并从一个指定的气压表输出气压读数
>form
4.2P““UUUU#r#n
?
“Barometer“ADDR““4.2P““UUU#r#nIAg9qLsgBX
>addr7Address:
7
>send7
Barometer071020.30hPa
>
8.输出平均气压读数和错误状态
>form
4.2P““UUUU#r#n
?
4.2P““UUU““ERR#r#n
>send
1020.30hPa0（没有发现错误>WwghWvVhPE
>send
1020.30hPa1（发生了某个错误>asfpsfpi4k
9.分别输出传感器气压值如果传感器间的最大气压差超过指定的值指示出错。
ooeyYZTjj1
行末的2或3位错误域表达传感器的错误状态。
数字1表示出错而数字0表示正常状态。
第一位表示传感器1>form
4.2P““UUUU#r#n
?
4.2P1““P2““P““UUU““ERR#r#n
>send
1020.301020.321020.31hPa00
>send
1020.301022.301021.30hPa11（最大气压差超过指定值>PgdO0sRlMo
>
>form
4.2P““UUUU#r#n
?
4.2P1““P2““P3““P““UUU““ERR#r#n3cdXwckm15
>send
1020.301020.311020.321020.31hPa000
>send
1020.301022.311020.321020.31hPa010（最大气压差超过指定值>h8c52WOngM
>
>form
4.2P““UUUU#r#n
?
4.2P1““P2““P3““P““UUU““ERR#r#nv4bdyGious
>send
1020.301020.311020.321020.31hPa000
>send
1020.301022.311024.321022.31hPa111（最大气压差超过指定值>J0bm4qMpJ9
>
10.输出气压读数和稳定情况
>form
4.2P““UUUU#r#n
?
4.2P““UUUOK#r#n
>send
1020.30hPaOK<好的稳定性）
>send
1020.30hPa<差的稳定性）
>
11.输出气压读数和校验和
>form
4.2P““UUUU#r#n
?
4.2P““UUU““CS2#r#n
>send
1020.30hPaBB
>
12.输出气压读数和高度校正的气压读数
>form
4.2P““UUUU#r#n
?
4.2P““hcp#r#n
>send
1011.121012.30
>
EFORM定义错误输出格式
EFORM命令被用来定义用户特定的错误在串口的输出格式。
假设出现内部错误，气压表输出用EFORM命令定义的信息，而不是用FORM命令定义的正常信息。
如果EFORM命令没有定义，气压表用FORM命令的可选错误状态域定义。
XVauA9grYP
EFORM定义的例子：
>eform
?
“ERROR”#r#n
>P
1002.93hPaOK（正确操作>
>P
ERROR（错误操作>
>
任何以前的ERROR定义都可以用下面的命令删除：
>eform*
>
DFORM定义显示格式
DFOR
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