高靈敏度數(shù)字振動(dòng)傳感器產(chǎn)品說明書
用
戶
指
南
29
聯(lián)系
一、概述
BD-WD數(shù)字式振動(dòng)傳感器具有內(nèi)置數(shù)字處理器（STM32F429），帶有 RS485 標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)總線的振動(dòng)傳感器，它能將機(jī)械振動(dòng)信直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字化波形數(shù)據(jù)， 并通過傳感器的RS485 接口傳送到計(jì)算機(jī)處理。具有耐腐蝕不銹鋼 316L 防水外殼，使傳感器適用于潮濕環(huán)境和腐蝕性比較強(qiáng)的環(huán)境種。
BD-WD是一個(gè)工業(yè)級(jí)振動(dòng)傳感器，非常適用于發(fā)電廠、造紙廠、燃?xì)廨啓C(jī)和其它廣泛的工業(yè)應(yīng)用。在這些要求嚴(yán)格的領(lǐng)域所獲得的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)同樣也應(yīng)用在一些小型應(yīng)用中，如柴油機(jī)、水泵、發(fā)電機(jī)等。
傳感器內(nèi)置的 STM32F429 信處理器對(duì)振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行 FFT（傅立葉變換）分析，并計(jì)算出加速度、速度、位移值。傳感器可直接輸出時(shí)域和頻域的振動(dòng)波形數(shù)據(jù)。
多達(dá) 254 個(gè)振動(dòng)傳感器可以連接成一個(gè)振動(dòng)測(cè)量網(wǎng)絡(luò)，連接到這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)（如 PC
計(jì)算機(jī)）可讀取振動(dòng)數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理。
內(nèi)置 STM32F429 處理速度 180MHz、采集速率 4KHz、20 位精度，分析譜線數(shù) 1024
線，精度誤差小于 0.25%。內(nèi)置加速度振動(dòng)傳感器
帶有RS485 數(shù)字總線接口，軟件可升級(jí)，成本低、安裝簡(jiǎn)便。
產(chǎn)品圖片
二、特性：
| 序 | 性能 | 參數(shù) |
| 1 | 傳感器類型 | 加速度，速度，位移 |
| 2 | 振動(dòng)測(cè)量范圍 | ±2/4/8g，0-100mm/s，0-3mm |
| 3 | 振動(dòng)分辨率 | 20 位 |
| 4 | 頻率范圍 | 0~1kHz 加速度 1~1kHz 速度/位移 |
| 5 | 采樣速率 | 4kHz |
| 6 | 動(dòng)態(tài)范圍 | >70dB |
| 7 | 非線性 | 0.2%（全量程） |
| 8 | 數(shù)據(jù)接口 | RS485 標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)總線 |
| 9 | 最多聯(lián)網(wǎng)傳感器數(shù)量 | 254 個(gè) |
| 10 | 電源 | 8-26Vdc |
| 11 | 運(yùn)行環(huán)境 | -40℃～+85℃ |
| 12 | 重量 | ＜250g |
| 13 | 尺寸 | 詳細(xì)信息見下圖 |
| 14 | 材質(zhì) | 316L 不銹鋼 |
外形尺寸：
BD-WD振動(dòng)傳感器采用抗振不銹鋼軟管引線結(jié)構(gòu)，4 芯屏蔽電纜為傳感器提供電源和
RS485 通訊，信的定義通過不同的電纜顏色來區(qū)別（僅供參考，以出廠定義為準(zhǔn)）
三、設(shè)備的接口數(shù)據(jù)協(xié)議
1 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)
傳感器可根據(jù)主機(jī)端命令進(jìn)入設(shè)置的工作模式，可啟動(dòng)采集數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)到本地存儲(chǔ)器，然后將采樣數(shù)據(jù)幀上傳到主機(jī)端。
傳感器節(jié)點(diǎn)一些參數(shù)可配置： 采樣頻率 1Hz～4kHz；
采樣點(diǎn)數(shù) 4096；（128，256, 512，1024，2048）采樣分辨率 16 位；
采集信類型：加速度值（±2,4,8G）；
設(shè)備工作狀態(tài)分為待機(jī)模式，工作模式，觸發(fā)模式；
發(fā)送數(shù)據(jù)的閾值（門檻值），采樣數(shù)據(jù)的值低于該閾值則通知主機(jī)端數(shù)據(jù)值低于閾值。讀取傳感器采集數(shù)據(jù)信類型：加速度值；
采樣頻率 1Hz～4kHz，這個(gè)是設(shè)置傳感器設(shè)備內(nèi)采樣的頻率。采樣點(diǎn)數(shù) 4096；（1， 128，256, 512，1024，2048）
當(dāng)采樣點(diǎn)數(shù)位 1，則相當(dāng)于是普通的傳感器數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，采樣時(shí)間間隔可設(shè)置傳感器上報(bào)的周期。
2 數(shù)據(jù)通訊協(xié)議 modbus
RS485 通訊波特率缺省為 9600，數(shù)據(jù)位為 8，停止位 1，無校驗(yàn)位、無硬流控制。
RTU 模式
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地址 | 功 能代碼 | 數(shù) 據(jù)數(shù)量 | 數(shù) 據(jù) 1 |
... |
數(shù)據(jù) n | CRC 低 字節(jié) | CRC 高 字 |
傳感器設(shè)備缺省地址 1；
| 寄存器地址 | 功能 | 描述 | 備注 |
| 0x000c | 工作模式命令 | 可讀寫 |
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| 0x000d | 采樣頻率 | 可讀寫 |
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| 0x000e | 采樣長(zhǎng)度 | 可讀寫 |
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| 0x000f | 觸發(fā)閾值 | 可讀寫 |
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| 0x0010 | 量程設(shè)置 | 可讀寫 |
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| 0x0011 | 采集信輸出類型 | 可讀寫 | 當(dāng)前版本：只支持加 速度 |
| 0x0020 | 設(shè)備地址 | 可讀寫 |
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| 0x0030 | 設(shè)備通訊波特率 | 可讀寫 |
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可通過功能代碼 0x03 實(shí)現(xiàn)寄存器讀??；
可通過功能代碼 0x06 實(shí)現(xiàn)寄存器單個(gè)寫入； 可通過功能代碼 0x10 實(shí)現(xiàn)寄存器多個(gè)寫入；
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執(zhí)行后從機(jī)返回的格式
| 1 字節(jié) 地址 | 1 字節(jié) | 2 字節(jié) | 數(shù)據(jù) | 1 字節(jié) | 1 字節(jié) |
| 0X01 | 功能代碼 0x03 | 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度 |
| CRC 低字 節(jié) | CRC 高字節(jié) |
MODBUS RTU 應(yīng)答幀包括：
| 1 字節(jié) 地址 | 1 字節(jié) | 2 字節(jié) | 數(shù)據(jù)值 2 字節(jié) | … | 1 字節(jié) | 1 字節(jié) |
| 0X01 | 功能代碼 | 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度 |
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| CRC 低 字節(jié) | CRC 高字節(jié) |
如果是異常情況，則應(yīng)答幀里面功能代碼字節(jié)的位為 1；
| 1 字節(jié) 地址 | 1 字節(jié) | 1 字節(jié) | 1 字節(jié) | 1 字節(jié) |
| 0X01 | 功能代碼 值|0x80 | 錯(cuò)誤代碼 | CRC 低 字 | CRC 高字節(jié) |
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| 節(jié) |
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錯(cuò)誤代碼 1：不支持的功能碼 2：寄存器地址錯(cuò)誤 3：數(shù)據(jù)值域錯(cuò)誤 4：寫入失敗
從機(jī)對(duì)主機(jī)的功能代碼為 0x06 的正確應(yīng)答幀格式：
| 1 字節(jié) 地址 | 1 字節(jié) | 寄存器地址 2 字節(jié) | 寄存器值 2 字節(jié) | 1 字節(jié) | 1 字節(jié) |
| 0X01 | 功能代碼 0x06 |
|
| CRC 低字節(jié) | CRC 高字 節(jié) |
從機(jī)對(duì)主機(jī)的功能代碼為 0x10 的正確應(yīng)答幀格式：
| 1 字節(jié) 地址 | 1 字節(jié) | 寄存器開始 地址 2 字節(jié) | 寄存器數(shù)量 2 字節(jié) | 1 字節(jié) | 1 字節(jié) |
| 0X01 | 功能代碼 0x10 |
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| CRC 低字節(jié) | CRC 高字 節(jié) |
2.1 設(shè)備工作模式命令
模式：
0 –> 停止采集模式 1-> 單次采集工作模式 2->觸發(fā)閾值采集
停止采集模式：設(shè)備進(jìn)入待機(jī)模式；
單次采集工作模式：根據(jù)設(shè)置的數(shù)據(jù)采樣率上傳一幀采樣數(shù)據(jù)；
觸發(fā)閾值上傳模式：設(shè)備待機(jī)狀態(tài)下，當(dāng)有振動(dòng)值超過設(shè)定的閾值，上傳一次特征值，如果持續(xù)觸發(fā)，則按上傳間隔參數(shù)設(shè)定的時(shí)間處理；
可通過 功能代碼 0x06 實(shí)現(xiàn)
| 1 字節(jié) 地址 | 1 字節(jié) | 寄存器地址 2 字節(jié) | 寄存器值 2 字節(jié) | 1 字節(jié) | 1 字節(jié) |
| 0X01 | 功能代碼 0x06 | 0x000c | 命令模式 | CRC 低 字節(jié) | CRC 高字節(jié) |
數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，寄存器地址，寄存器值的數(shù)據(jù)格式都是按高字節(jié)在前，低字節(jié)在后；
2.2 設(shè)備采集參數(shù)設(shè)置
參數(shù) 16 位值（2 個(gè)字節(jié)）傳輸幀中格式按照高字節(jié)在前低字節(jié)在后。
采樣頻率參數(shù)：這個(gè)是設(shè)置傳感器設(shè)備內(nèi)采樣的頻率?？蛇x擇有 6 種采樣頻率值類型
4000,2000,1000,500,250,125 單位赫茲。
| 采樣頻率參數(shù) | 對(duì)應(yīng)采樣頻率 |
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| 0 | 4000 |
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| 1 | 2000 |
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| 2 | 1000 |
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| 3 | 500 |
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| 4 | 250 |
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| 5 | 125 |
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采樣長(zhǎng)度：也可用采樣點(diǎn)數(shù)表示，一個(gè)點(diǎn)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度兩個(gè)字節(jié)；采樣點(diǎn)數(shù) 4096；（1，128， 256, 512，1024，2048， 4096）當(dāng)采樣點(diǎn)數(shù)位 1，則相當(dāng)于是普通的傳感器數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)。
采集信輸出類型： 0：加速度值；
振動(dòng)值數(shù)據(jù)格式：
加速度類型的，其按 16 位采樣，2 個(gè)字節(jié)，高字節(jié)在前低字節(jié)在后，16 位有符值， 實(shí)際的加速度值= 16 位值/32768 * 加速度量程值（實(shí)際量程值）;
觸發(fā)閾值參數(shù): 格式是 16 位無符值，是 16 位采樣值格式；
以加速度為例，16 位有符值 = 加速度觸發(fā)閾值/加速度量程值* 32768 ;
例如：加速度量程 2g ， 觸發(fā)加速度閾值 10m/s^2 ， 則設(shè)置的觸發(fā)閾值參數(shù) = 10/(2*9.8)*32768 = 16716；
量程設(shè)置參數(shù)：加速類型的量程參數(shù)，參數(shù)為 0 表示+-2g, 參數(shù)為 1 表示+-4g, 參數(shù) 2
表示+-8g;
| 量程設(shè)置參數(shù) | 對(duì)應(yīng)值 |
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| 0 | +-2g |
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| 1 | +-4g |
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| 2 | +-8g |
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| 保留 |
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可通過功能代碼 0x06 實(shí)現(xiàn)
| 1 字節(jié) | 1 字節(jié) | 寄存器地址 2 字節(jié) | 寄存器值 2 字節(jié) | 1 字節(jié) | 1 字節(jié) |
| 0X01 | 功能代碼 0x06 |
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| CRC 低字節(jié) | CRC 高字節(jié) |
或可通過功能代碼 0x10 實(shí)現(xiàn)一次對(duì)多個(gè)寄存器寫入；
| 1 字節(jié) | 1 字節(jié) | 寄存器開始 地址 2 字節(jié) | 寄存器數(shù)量 2 字節(jié) | 數(shù)據(jù)量 1 字節(jié) | 數(shù)據(jù) | 1 字節(jié) | 1 字節(jié) |
| 0X01 | 功能代碼 0x10 |
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| CRC 低字節(jié) | CRC 高字節(jié) |
寄存器數(shù)據(jù)格式是：16 位字，高字節(jié)在前，低字節(jié)在后；
數(shù)據(jù)量：是要寫入寄存器的數(shù)據(jù)的字節(jié)和；
2.3 設(shè)備上傳采集數(shù)據(jù)
從機(jī)根據(jù)采樣率，傳輸采集數(shù)據(jù)幀到主機(jī)；
| 1 字節(jié) | 1 字節(jié) | 2 字節(jié) | X 軸振動(dòng)值 | y 軸振動(dòng)值 | z 軸振動(dòng)值 | 合成振動(dòng) 值 | 1 字節(jié) | 1 字節(jié) |
| 0X01 | 功 能代碼 0x04 | 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度 |
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| CRC 低字節(jié) | CR C 高 |
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| 字 | ||||
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| 節(jié) |
功能代碼 0x04： 表示傳輸采集數(shù)據(jù)到主機(jī)； 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度： 該參數(shù)是采樣數(shù)據(jù)的字節(jié)和。
XYZ 軸振動(dòng)數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù) 2 個(gè)字節(jié)，格式是高字節(jié)在前，低字節(jié)在后, 16 位有符值。
實(shí)際的振動(dòng)加速度值= 16 位值/32768 * 加速度量程值（實(shí)際量程值）;
合成振動(dòng)值：表示XYZ 的空間振動(dòng)合成量，數(shù)據(jù) 2 個(gè)字節(jié)，格式是高字節(jié)在前，低字節(jié)在后, 16 位無符值。運(yùn)算公式：合成量= SQRT(X*X + Y*Y + Z* Z);
備注：如果 RS485 通訊誤碼率高，可嘗試降低 RS485 通訊波特率；
2.4 設(shè)備地址
一般默認(rèn)傳感器設(shè)備地址位 0x01，用戶一般不要去修改，修改后必須按新的地址才能通訊。
可通過 功能代碼 0x06 實(shí)現(xiàn)
| 1 字節(jié) 地址 | 1 字節(jié) | 寄存器地址 2 字節(jié) | 寄存器值 2 字節(jié) | 1 字節(jié) | 1 字節(jié) |
| 0X01 | 功能代碼 0x06 | 0x0020 | 地址 | CRC 低 字節(jié) | CRC 高字節(jié) |
地址數(shù)據(jù)格式是高字節(jié)在前，低字節(jié)在后。高字節(jié)必須為 00，地址按照 一個(gè)字節(jié)有效，范圍 1~255。
舉例：
發(fā)送命令：01 06 00 20 00 02 09 C1 （寄存器地址 0x20，寫入新地址為 02）
返回： 01 06 00 20 00 02 09 C1 （01 為原設(shè)備地址，更新地址為 02）
繼續(xù)發(fā)送命令： 00 06 00 20 00 01 49 C0 （寄存器地址 0x20，寫入新地址為 01）
返回： 02 06 00 20 00 01 49 C0 （設(shè)備 02 地址，更新地址為 01）
2.5 設(shè)備波特率
可通過 功能代碼 0x06 實(shí)現(xiàn)
| 1 字節(jié) 地址 | 1 字節(jié) | 寄存器地址 2 字節(jié) | 寄存器值 2 字節(jié) | 1 字節(jié) | 1 字節(jié) |
| 0X01 | 功能代碼 0x06 | 0x0030 | 波特率索引值 | CRC 低 字節(jié) | CRC 高字節(jié) |
波特率索引值： 0 表示 9600， 1 表示 19200， 2 表示 38400， 3 表示 57600， 4
表示 115200，其他值保留。
舉例：（例子中最后兩個(gè)字節(jié)是 CRC 校驗(yàn)）
發(fā)送命令：01 06 00 30 00 00 89 C5 （設(shè)置波特率 9600）
返回： 01 06 00 30 00 00 89 C5
發(fā)送命令：01 06 00 30 00 01 48 05 （設(shè)置波特率 19200）
返回： 01 06 00 30 00 01 48 05
發(fā)送命令：01 06 00 30 00 02 08 04 （設(shè)置波特率 38400）
返回： 01 06 00 30 00 02 08 04
2.6 使用例子
傳感器設(shè)置的缺省工作量程為+-2g;
PC 端用 USB 轉(zhuǎn) 485 接口，使用串口工具打開相應(yīng)串口：設(shè)置波特率 115200，根據(jù)要求格式建立連接；
16 進(jìn)制格式發(fā)送數(shù)據(jù)幀：
設(shè)置傳感器觸發(fā)閾值命令： 01 06 00 0f 00 60 b9 e1 (此命令設(shè)閾值參數(shù) 96)
設(shè)置傳感器工作在觸發(fā)模式： 01 06 00 0c 00 02 c8 08
當(dāng)傳感器檢測(cè)到振動(dòng)值超過閾值，PC 端串口可接收到有對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)幀：
01 04 00 08 FF CC FF F3 01 B9 01 BC 68 1B
01 04 00 08 00 67 00 05 FF DC 00 6D 01 F4
01 04 00 08 FF EB 00 06 FF 87 00 7A 76 E5
用功能碼 0X03 讀取寄存器數(shù)據(jù)，寄存器開始地址 0X0D，寄存器數(shù)量 5;
發(fā)送命令：01 03 00 0D 00 05 14 0A
返回?cái)?shù)據(jù)：01 03 00 0A 00 04 00 80 00 60 00 00 00 00 BC DB
