AD转换器

YUAN ISO Series A/D Isolation Converter ISO 4021模拟信号隔离采集A/D转换器

第一章 产品概述

产品特点

典型应用

● 低成本、小体积模块化设计 ● 信号测量、监视和控制 ● 模拟信号采集，隔离转换 RS-485/232输出 ● 智能楼宇控制、安防工程等应用系统 ● 测量精度优于0.05% ● RS-232/485总线工业自动化控制系统 ● RS-485/232输出，可以程控校准模块精度 ● 工业现场信号隔离及长线传输 ● 信号输入 / 输出之间隔离耐压3000VDC ● 设备运行监视 ● 宽电源供电范围：8 ~ 50VDC ● 传感器信号的测量 ● 可靠性高，编程方便，易于安装和布线 ● 工业现场数据的获取与记录 ● 用户可编程设置目标模块地址、波特率等 ● 医疗、工控产品开发 ● 支持Modbus RTU 通讯协议 ● 4-20mA/0-10V等电流、电压信号采集

ISOAD系列产品实现传感器和主机之间的信号安全隔离和高精度数字采集与传输，广泛应用于RS-232/485总线工业自动化控制系统，4-20mA / 0-10V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长线传输等远程监控场合。通过软件的配置，可接入多种传感器类型，包括电流输出型、电压输出型、以及热电偶等等。

产品内部包括电源隔离，信号隔离、线性化，A/D转换和RS-485串行通信等模块。每个串口最多可接256只ISO AD系列模块，通讯方式采用ASCII码字符通讯协议或MODBUS RTU通讯协议，其指令集兼容于ADAM模块，波特率可由用户设置，能与其他厂家的控制模块挂在同一RS-485总线上，便于主机编程。

ISOAD系列产品是基于单片机的智能监测和控制系统，所有用户设定的校准值，地址，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。

ISOAD系列产品按工业标准设计、制造，信号输入 / 输出之间隔离，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℃～+80℃。

图1 ISO 4021产品原理框图

ISO 4021功能简介

ISO 4021信号隔离采集模块，可以用来测量一路电压或电流信号，也可以用来测量两路可以共地且不会互相干扰的电流或电压信号。 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。

具体电流或电压输入量程请看产品选型，测量两路信号时两路输入选型必须相同。 2、 通讯协议

通讯接口： 1路标准的RS-485通讯接口或1路标准的RS-232通讯接口，订货选型时注明。

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YUAN ISO Series A/D Isolation Converter 通讯协议： 支持两种协议，ASCII字符协议和MODBUS RTU通讯协议。可通过编程设定使用那种通讯协议，

能实现与多种品牌的PLC、RTU或计算机监控系统进行网络通讯。

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：（00H-FFH）和波特率（300、600、1200、2400、4800、9600、19200、38400bps）均可设定；通

讯网络最长距离可达1200米，通过双绞屏蔽电缆连接。通讯接口高抗干扰设计，±15KV ESD保护，通信响应时间小于100mS。

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。 产品选型

ISO 4021 U(A)□ - □

输入电压或电流信号值 通讯接口

U1：0-5V A1：0-1mA 232/485：输出为一路RS-232或RS-485接口 U2：0-10V A2：0-10mA

U3：0-75mV A3：0-20mA

U4：0-2.5V A4：4-20mA U5：0-±5V A5：0-±1mA U6：0-±10V A6：0-±10mA U7：0-±100mV A7：0-±20mA U8：用户自定义 A8：用户自定义

备注：当通讯接口选型为RS-232时，需接RXD,TXD接口。当通讯接口选型为RS-485时，需接DATA+,DATA-接口。 注意RS-232和RS-485接口不能同时工作。

选型举例1： 型号：ISO 4021 A4-232/485 表示4-20mA信号输入，输出为RS-232或RS-485接口 选型举例2： 型号：ISO 4021 A7-232/485 表示0-±20mA信号输入，输出为RS-232或RS-485接口 选型举例3： 型号：ISO 4021 U1-232/485 表示0-5V信号输入，输出为RS-232或RS-485接口

ISO 4021通用参数

(typical @ +25℃，Vs为24VDC)

输入类型： 电流输入 / 电压输入 精 度： 0.05%

输入失调： ±0.1 uA/℃

温度漂移： ±15 ppm/℃ (±30 ppm/℃, 最大)

输入电阻： 50Ω (4-20mA/0-20mA/0-±20mA电流输入) 100Ω (0-10mA/0-±10mA电流输入) 1KΩ (0-1mA/0-±1mA电流输入) 大于1MΩ(电压输入) 带 宽： -3 dB 10 Hz 转换速率： 10 Sps

共模抑制(CMR)： 120 dB（1kΩ Source Imbalance @ 50/60 Hz） 常模抑制(NMR)： 60 dB （1kΩ Source Imbalance @ 50/60 Hz） 输入端保护： 过压保护，过流保护

通 讯： 协议 RS-485 或 RS-232 ASCII码字符协议 和 MODBUS RTU通讯协议

波特率（300、600、1200、2400、4800、9600、19200、38400bps）可软件配置

地址（00H~FFH）可软件配置

通讯响应时间：100 ms 最大

工作电源： +8 ~ 50 VDC宽供电范围，内部有防反接和过压保护电路

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YUAN ISO Series A/D Isolation Converter 功率消耗： 小于1W

工作温度： - 45 ~ +80℃ 工作湿度： 10 ~ 90% (无凝露)

存储温度： - 45 ~ +80℃

存储湿度： 10 ~ 95% (无凝露) 隔离耐压： 输入 / 输出 之间： 3KVDC，1分钟，漏电流 1mA 其中输出和电源共地。 耐冲击电压： 3KVAC， 1.2/50us(峰值) 外形尺寸： 83 mm x 37 mm x 51mm 重 量： 约72g 引脚定义

引脚 名 称 描 述

输入通道0正端 1 IN0+ 输入通道0负端 2 GND1 输入通道1正端 3 IN1+

输入通道1负端 4 GND1 电源正端 5 PW+

6 GND 电源负端 电源负端 7 GND 8 CONFIG 配置端口

RS-232信号 9 RXD 10 TXD RS-232信号 RS-485信号正端 11 DATA+ RS-485信号负端 12 DATA-

表1 引脚定义 图2 ISO 4021 模块实物图

应用接线图

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YUAN ISO Series A/D Isolation Converter 图3 ISO 4021 模块接线图

初始化ISO 4021模块

接入RS-232/RS-485网络时，必须为ISO4021模块分配一个独一无二的地址代码，地址代码为16进制数，取值在00和0XFF之间。所有全新的ISO4021模块使用同一个工厂初始设置，如下所示：

地址代码为01H 波特率9600 bps 禁止校验和

ASCII字符通讯协议

由于新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块的地址。可以在接好ISO 4021模块电源线和RS485通讯线后，通过配置命令来修改ISO 4021模块的地址。波特率，校验和状态，通讯协议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，通讯协议之前，必须让模块先进入配置状态，否则无法修改。

让模块进入配置状态的方法 ISO 4021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(GND管脚)后，再接通电源，此时模块进入配置状态。在这个状态时，模块的配置如下：

地址代码为00H 波特率9600 bps 禁止校验和

ASCII字符通讯协议

这时，可以通过配置命令来修改ISO 4021模块的波特率，校验和状态等参数，也可通过设置模块的通讯协议命令来选择通讯协议。在不确定某个模块的具体配置时，也可以通过安装配置跳线，使模块进入配置状态，再对模块进行重新配置。如果用户需要将模块设置为MODBUS RTU通讯协议，请看MODBUS通讯协议章节的有关说明。

第二章 ASCII字符通讯协议

简介

当控制器以ASCII字符通讯协议进行通讯时，一个信息中的每8Bit作为2个ASCII字符传输（如传送数字34，将分别传送3和4对应的ASCII码0x33和0x34）,这种模式的主要优点是不限定命令字符间时间间隔。 字符协议命令集

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)。ISO4021模块不支持广播地址，所以主机一次只控制一个ISO4021模块。 命令格式：(Leading Code)(Addr)(Command)[data][checksum](cr)

(Leading code) 命令开始识别符。所有命令都需要一个命令开始识别符，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) 命令代码或变量值。 1- 字符 [data] 命令参数。 可变长度 [checksum] 校验和，为可选参数，只有在启用校验和时，才需要此选项。 2- 字符 (cr) 命令结束识别符，(cr)作为回车结束符，它的值为0x0D。 1- 字符

校验和用来检查主机与模块通信是否正确。当启用校验和时，命令与应答都必须附加校验和 [Checksum] 参数。它占2个字符。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：求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。所得结果为两位十六进制数。

应用举例：禁止校验和(checksum) 用户命令 $022(cr)

模块应答 !02000600 (cr) 启用校验和(checksum)

用户命令 $022B8 (cr)

模块应答 !02000640AD (cr)

‘$’ = 0x24 ‘0’ = 0x30 ‘2’ = 0x32

B8=(0x24+0x30+0x32+0x32) AND 0xFF

‘!’ = 0x21 ‘0’ = 0x30 ‘2’ = 0x32 ‘4’=0x34 ‘6’ = 0x36

AD=(0x21+0x30+0x32+0x30+0x30+0x30+0x36+0x34+0x30) AND 0xFF

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YUAN ISO Series A/D Isolation Converter 常用模拟输入模块命令 1、读模块所有通道的数据 2、读模块通道N的数据

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

8、启用或禁止通道命令 9、读通道状态命令 10、设置通讯协议命令 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、需确保地址正确，如地址错误，目标模块不做响应。

2、命令须为大写字母。

1、读全部通道采集数据命令

命令功能：以当前配置的数据格式，读回所有通道采集的数据。 命令语法：#AA(cr)

参数说明：# 分界符。

AA 目标模块地址，取值范围 00H～FFH(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：如地址错误或通讯错误，目标模块不做响应。

如果某个通道已经被关闭，那么读出的数据显示为空格字符。

应用举例：用户命令 #23(cr)

模块应答 >+04.765+04.756 (cr)

说 明：在地址为23H的模块上输入是（数据格式是工程单位）：

通道0：+04.765mA 通道1：+04.756mA

2、读单一通道采集数据命令

命令功能：以当前配置的数据格式，读回单一通道采集的数据。 命令语法：#AAN(cr)

参数说明：# 分界符。

AA 目标模块地址，取值范围 00H～FFH。 N 通道代号 0或1

(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或通道被关闭。 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：如地址错误或通讯错误，目标模块不做响应。

应用举例：用户命令 #230(cr)

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