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激光测距传感器

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更新时间：2021-02-04 12:46:17浏览次数：988次

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武汉承拓电子科技有限公司

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产品简介

激光测距传感器

详细介绍

一：综述

C型激光测距传感器主要用于对固定或移动速度小于1米/S的物体进行测量。

其主要特点：

l 在恶劣的环境下仍能保持较高的精度和可靠性。

l 工作电压范围大(7-30V)，可用车载电源，工业开关电源，普通直流电源等供电。

l 功耗小，待机情况下0.2W..0.3W，连续工作时1.0W..1.5W。

l 测量激光为可见激光，方面瞄准被测物。

l 输出接口丰富，可同时输出RS232,RS485,模拟量（支持4..20mA，0..20mA, 0..24mA, 0..5V, 0..10V等五种方式），两路开关量（继电器输出），其他接口可订制。

l 模拟量，开关量可通过命令进行编程，使用灵活。

l 操作灵活，可以通过PC机，单片机，PLC等发送命令操作，也可以通过外部触发线进行操作。

l 可以通过增加无线模块，远程控制。

二：安全须知

本系列激光测距传感器，激光发射功率为1mW，安全等级为2级安全。符合IEC825-1/DIN EN60825-1:2001-11 及 FDA21 CFR 规定。如果出现意外，人眼短时间被激光照中（高于 0.25s），人眼可通过自身眼睑的眨眼反射进行保护。人的眨眼反射会很好的保护好眼睛。

尽管该产品可以不设置专门的安全保护设备，但仍需尽量避免直视激光束。也不要把激光束直接对准人体。传感器可在无任何保护措施的条件下使用。

应用注意事项：

l 有阳光或其他强光直射入传感器镜头时，可能会产生错误。

l 在强反射环境中测量较差反射表面的物体，可能会产生错误。

l 被测物体反射面太强时，可能会产生测量错误。

l 透过透明物体测量，如玻璃，滤光器，树脂等，可能会产生不正确的数据。

l 迅速改变测量环境，或测量距离时，传感器会短时间内无数据返回或产生错误数据。

l 传感器所标测量速率为静态时的测量速率，在测量动态物体时速率会变慢。GH系列传感器大支持速度为1m/s,建议在小于0.5m/s的情况下使用。

三：工作原理

本系列激光测距传感器采用相位比较原理进行测量。激光传感器发射不同频率的可见激光束，接收从被测物返回的散射激光，将接收到的激光信号与参考信号进行比较，后，用微处理器计算出相应相位偏移所对应的物体间距离，可以达到mm级测量精度

本系列激光器，上电后为待机状态，可以通过以下方式来启动工作
l 通过RS232或RS485发送测量命令。
l 把触发线(Trip)与电源负端短路，启动测量。

四：技术参数

应用	距离测量，用于无需反射器的自然固体表面
测量范围	GHLM04C		0.2m...40m
	GHLM07C		0.2m...70m
	GHLM10C		0.2m...100m
测量精度	典型精度为1mm+20ppm。反射面反光效果差时，误差会相应变大
分辨率	0.1mm
测量频率	不小于10Hz（此频率为静态下的测量频率）
重复性	±0.5mm
测量起点	可以自由设定。出厂默认设置为前端。
工作模式	连续测量		启动后，传感器自动返回测量结果。返回时间间隔可自由设定。
	单次测量		启动后，完成测量后，自动返回待机状态。
	定次数测量		启动后，传感器自动返回测量结果。返回结果达到设定数量后，自动返回待机状态
	预测量		启动并测量完成后，结果存于内存中，并不返回数据。在下次发送单次测量命令后快速返回。
	触发测量		通过外部触发线启动，启动后自动连续返回测量结果。返回时间间隔可自由设定。
安全等级	2级，符合 DIN EN 60825-1:2001-11(EC825-1)标准，≤ 1mW (红色)
工作温度	-10℃..50℃ 可以通过加热和制冷装置扩展温度范围
存储温度	-20℃..70℃
输出接口	数字接口	支持RS485,RS232两种通讯方式，标配
	模拟接口	可支持0-20mA,0-24mA,4-20mA,0-5V,0-10V。模拟输出默认对应距离为0-10米。选配
	开关接口	两路可单独编程的继电器输出接口。选配
供电电压	7V-30V。待机功耗<0.3W，工作功耗<1.5W
外形尺寸	详情见第五部分：机械结构
安装孔
重量	约800g
防护等级	IP65,铝壳
可选配件	水(气)制冷套件，模拟输出模块，开关输出模块，数显模块，加热模块，无线通讯等
可订制内容	通讯协议，外形尺寸，输出方式，双头激光，XY双向测量，增加内部存储，加长电缆（标配1米）以及其他特殊功能。

五：机械结构(1类为默认外壳，如需要2类请在下单时与业务员确认，否则以1类为准，1类外壳可以通过转接板转成与2类外壳相同的安装尺寸)

1类外壳尺寸：

2类外壳尺寸：

本系列激光器，上电后为待机状态，可以通过以下方式来启动工作

l 通过RS232或RS485发送测量命令。

l 把触发线(Trip)与电源负端短路，启动测量。

六：电缆定义（接线说明）

注意：电缆线的端头是裸露的，使用时千万注意防止短路！

6芯电缆，用于标准版传感器。其定义如下：

颜色	功能	颜色	功能
1:红色	电源正	2:黑色	电源负
3:黄色	外部触发	4:橙/蓝色	RS485-A/RS232-TX
5:绿色	RS485-B/RS232-RX	6:白	信号地

8芯电缆。用于带模拟量或开关量输出其接口定义如下：

颜色	模拟-RS485	模拟-RS232	开关-RS232	开关RS485
红色	电源正
黑色	电源负
黄色	外部触发
白/青色	信号地			开关输出1
绿色	RS485-B	RS232-RX		RS485-B
橙色	RS485-A	RS232-TX		RS485-A
蓝色	模拟输出正		开关输出2
棕色	空		开关输出公共端

10芯版，用于完整版输出传感器，其接口定义如下：

颜色	全功能-RS485	全功能RS232
红色	电源正
黑色	电源负
黄色	外部触发
白色	信号地
绿色	RS485-B	RS232-R
橙色	RS485-A	RS232-T
蓝色	开关输出2
棕色	开关输出公共端
紫色	模拟输出正
灰色	开关输出1

七：通讯协议

本系列传感器同时支持两种通讯协议。分别为自有协议和MODBUS协议。下面为两种协议的详细说明：

7.1自有协议

7.1.1协议特点

l 本机所有命令无明显结束位，以大于5MS的时间间隔作为本组命令结束的依据。

l 本机所有命令校验码为前面所有字节和的补码（CS）。

l 设备地址范围为01H..F9H(1-249)，FA(250)为广播地址。

l 测量命令不响应广播地址。

7.1.2命令格式

主机读取类命令：CMD-R 读取类命令的命令码, 详情见表CMD-R
说明	地址	功能码	命令码	校验
长度	1Byte	1Byte	1Byte	1BYte
示例	ADDR	06H	CMD-R	CS
读取类命令设备返回：
说明	地址	功能码	命令码	数据内容	校验
长度	1Byte	1Byte	1Byte	N字节	1BYte
示例	ADDR	06H	CMD-R \| 80H	DAT1...DATN	CS

主机设置类命令：CMD-W 设置类命令的命令码，详情见表CMD-W
说明	地址	功能码	命令码	数据内容			校验
长度	1Byte	1Byte	1Byte	nBytes			1BYte
示例	ADDR	04H	CMD-W	Dat1....dat2			CS
设置类命令设备返回：成功
说明	地址	功能码				校验
长度	1Byte	1Byte				1BYte
示例	ADDR	04H				CS
设置类命令设备返回：失败
说明	地址	功能码	错误码		校验
长度	1Byte	1Byte	1Byte		1BYte
示例	ADDR	84H	ErrCode		CS

CMD-R及数据内容说明

CMD -R	说明		传感器返回数据内容
01H	读取基本参数		ADDR,MEAL(4Bytes),MEAH(4Bytes),AoutConfig(2Bytes),MeaInterval(4Bytes),MeaOffer(2Bytes).
02H	启动单次测量		3XH, 3XH, 3XH, 2EH, 3XH, 3XH, 3XH （ASCII,）单次测量响应广播地址（注1），连续测量不响应广播地址
03H	启动连续测量
04H	读测量值缓存		直接读取测量值缓存，不对传感器做任何其他操作。
05H	启动无返回数据连续测量		此命令启动连续测量，但不返回数据，与04H命令配合使用
06H	读取时间		YY,MM,DD,HH,mm,SS 格式为BCD码（定制功能）
07H	读取内存数据量		NumH,NumL，大1280条(定制功能)
08H	NumH,NumL 发送内容	读取数据	读取内存中第Num条数据，返回格式 NumH,NumL,YY,MM,DD,HH,mm,SS,DATH，DATL（定制功能）
09H	读取当前温度		定制项。Temprature(1Byte), unit:℃
0AH	预留
0BH	预留
0CH	读取开关量相关参数		SwitchConfig(2Bytes), Sw1L(4Bytes), Sw1H(4Bytes), Sw2L(4Bytes),, Sw2H(4Bytes)
0DH	读取其他设置		OtherConfig(2Bytes)
0EH	读取型号、序列号等		Dat1 Dat2 ….. Dat20（ASCII）
0FH	读取设备名称，特殊信息		Dat1 Dat2 ….. Dat28（ASCII）
10H	预留

注1：用广播地址启动单次测量，传感器启动测量，但不返回数据。在下次用设备地址启动单次测量时，传感器不再启动测量，而是快速返回上次的测量数据。本命令主用于单总线多机时，提高测量效率。

CMD_W及数据内容说明

CMD -W	说明	写入的数据内容
01H	设置地址	NewAddr (传感器新地址)
02H	停止测量	无参数
03H	预留	预留
04H	模拟输出状态	AouConfig(2Bytes)
05H	连续工作数据时间间隔(ms)	MeaInterval(4Bytes)
06H	设置模拟量程	MEAL(4Bytes),MEAH(4Bytes)
07H	距离修正值	MeaOffer(2Bytes)
08H	预留	预留
09H	开关输出状态	SwitchConfig(2Bytes)
0AH	设置触发点	SwNum, SwnL(4Bytes), SwnH(4Bytes) (SwNum取值1-2，为要设置的触发点编号，后面为具体数值）
0BH	预留
0CH	其他设置	OtherConfig(2Bytes)
0DH	定次数测量	MeaNum(2Bytes)此命令启动连续测量，在连续返回MeaNum次数据后，自动关机
0EH	设置时间	YY,MM,DD,HH,mm,SS 格式为BCD码（定制功能）
0FH	清空内存数据	定制功能
..	预留
7FH	恢复出厂值	无参数

参数说明：

参数	描述	初值	详解
Addr	设备地址	80H	1Bytes,取值范围为01H...F9H。FAH为广播地址
MEAL	模拟量程下限	0000H	4Bytes，单位mm。此变量只与模拟输出有关
MEAH	模拟量程上限	大量程50%	4Bytes，单位mm。此变量只与模拟输出有关
AouConfig	模拟输出状态设置	4305H	2Byte详情见附表。
MeaInterval	数据返回时间间隔	0064H	2Byte,连续工作时，数据返回时的时间间隔。单位毫秒。
MeaOffer	测量修正值	0000H	2Bytes, 测量修正值。位为符号位0正1负。单位mm。取值范围-32000mm...+32000mm
SwitchConfig	开关输出状态设置	0004H	2Bytes,详情见附表。
SwnL	开关点	0000H	4Bytes, 第n路开关点下限对应值，单位mm
SwnH	开关点	0000H	4Bytes, 第n路开关点上限对应值，单位mm
MeaNum	连续工作测量次数	0000H	2Bytes, 传感器在启动连续测量后，连续进行MeaNum次测量后，则停止连续测量。为0时则一直测量。对于外部触发启动工作此值无效
OtherConfig	其他设置	0001H	详见附表

自有协议命令示例(传感器默认地址80H)：

启动单次测量：

说明	地址	功能码	命令码	校验
长度	1Byte	1Byte	1Byte	1BYte
示例	80H	06H	02H	78H

设备返回

说明	地址	功能码	命令码	内容	校验
长度	1Byte	1Byte	1Byte	7Bytes	1BYte
示例	80H	06H	82H	30H,31H,32H,2EH,34H,35H,36H	98H
含意	当前测到的距离是012.456米

设置传感器地址：将传感器地址设置成01H

说明	地址	功能码	命令码	数据内容	校验
长度	1Byte	1Byte	1Byte	1Byte	1BYte
示例	80H	04H	01H	01H	78H

设置成功：

说明	地址	功能码	校验
长度	1Byte	1Byte	1BYte
示例	80H	04H	7CH

设置失败:

说明	地址	功能码	错误码	校验
长度	1Byte	1Byte	1Byte	1BYte
示例	80H	84H	01H	FBH

7.2 MODBUS协议

7.2.1协议特点

l 所有的寄存器为16位。

l 设备地址码范围为1-249。250(FAH)为广播地址。

l 标准协议，方便用PLC，组态软件等进行二次应用开发。

l 每次读取参数多为32字节，即16个寄存器

7.2.2命令格式

主机读取类命令

说明

地址

功能码

起始地址

寄存器数量

CRC16

长度

1Byte

2Byte

2BYte

示例

01H

03H

0001H

0003H

95CBH

此示例为在地址为01H的设备第0001H地址开始，读取0003H个寄存器内容

读取类命令设备返回：正常

说明

地址

功能码

返回字节数

数据内容

CRC16

长度

1Byte

N Byte

2BYte

示例

01H

03H

06H

DAT1,..DAT6

CRCH,CRCL

设备返回内容共计3个寄存器6个字节

读取类命令设备返回：异常

说明

地址

功能码

返回字节数

错误代码

CRC16

长度

1Byte

1 Byte

2BYte

示例

01H

03H

81H

ErrCode

CRCH,CRCL

设备返回异常数据时，返回数据字节数始终为81H，位为1代表错误，其他为数量，81H的含意为：返回错误，错误代码有一个字节。错误来源为ErrCode

ErrCode

01: 起始位置不存在 02：所访问的寄存器有一部分不存在 03：读取的寄存器总长度超限（即超过16个寄存器）。04:其他错误。8FH:无效命令。

主机设置类命令(06H) 操作寄存器数量＝1

说明

地址

功能码

操作地址

数据内容

CRC16

长度

1Byte

2Byte

N Byte

2BYte

示例

01H

06H

0001H

12H,34H

D57DH

向地址为01H的设备写入数据，向0001H寄存器，写入1234H。

主机设置类命令(10H) 操作寄存器数量>= 1, <= 16。可代替06命令字

说明

地址

功能码

起始地址

寄存器数量

数据内容

CRC16

长度

1Byte

2Byte

2 Byte

N Byte

2BYte

示例

01H

10H

0001H

0002H

12H,34H,56H,78H

FE36H

向地址为01H的设备写入数据，从0001H寄存器，连续写入两个寄存器内容，内容依次为1234H,5678H。

设置类命令设备返回：正常 (06H)

说明

设备地址

功能码

操作地址

CRC16

长度

1Byte

2Byte

2BYte

示例

01H

06H

0001H

2019H

设备返回数据正常.

设置类命令设备返回：正常 (10H)

说明

设备地址

功能码

起始地址

寄存器数量

CRC16

长度

1Byte

2Byte

2 Byte

2BYte

示例

01H

10H

0001H

0002H

1008H

设备返回数据正常.

设置类命令设备返回：异常(06H)

说明

地址

功能码

起始地址

错误代码

CRC16

长度

1Byte

2Byte

1Byte

2BYte

示例

01H

06H

0001H

8001H

ErrCode

CRCH,CRCL

设备返回数据异常，此时寄存器数量位置1，代表此次操作失败，错误来源为ErrCode

ErrCode

01:起始地址不存在。 02：所操作的寄存器有一部分不存在。03：操作的寄存器总长度超限（超过16个寄存器）。04：写入失败。05：写入参数有误。06：其他错误。8FH:无效命令。

设置类命令设备返回：异常(10H)

说明

地址

功能码

起始地址

寄存器数量

错误代码

CRC16

长度

1Byte

2Byte

2 Byte

1Byte

2BYte

示例

01H

10H

0001H

8002H

ErrCode

CRCH,CRCL

设备返回数据异常，此时寄存器数量位置1，代表此次操作失败，错误来源为ErrCode

ErrCode

7.2.3 MODBUS协议格式下寄存器列表

名称	地址	读写	初值	说明
Reset	0000H	只写	XXXXH	写入任何值，所有参数将恢复出厂值，只要写入的寄存器中包含此寄存器，则其他的均无效。不支持读取。
Addr	0001H	读写	0080H	取值范围1-249
ALRV	0002H	读写	0000H	此参数只对模拟量起作用，单位毫米
	0003H		0000H
AURV	0004H	读写	量程的50%
	0005H
AoutConfig	0006H	读写	4005H	与模拟输出相关的设置，详情见附表1
MeaInterval	0007H	读写	0000H	连续工作时，返回数据的时间间隔，单位毫秒。	连续工作时，传感器主动上传测量数据。
	0008H	读写	0064H
MeaOffset	0009H	读写	0000H	位为符号位，0为正，1为负，低15位为数据位，单位mm 取值范围:-32000mm....+32000mm
SwitchConfig	000AH	读写	0004H	开关量输出相关设置。详情见附表2
SLRV1	000BH	读写	0000H	其对应值的单位为毫米。下限必须要小于上限。开关量输出状态变化规律详情附图1
	000CH		0000H
SURV1	000DH	读写	0000H
	000EH		0000H
SLRV2	000FH	读写	0000H
	0010H		0000H
SURV2	0011H	读写	0000H
	0012H		0000H
OtherConfig	0013H	读写	0001H	其他杂项配置，具体见附表
预留
时间年月	0100H	读写		格式 BCD码//暂时无用
时间日时	0101H	读写
时间分秒	0102H	读写
预留	……
Model	1001	只读		传感器型号。共5个寄存器，10个字节，编码方式ASCII.
	……
	1005
MTS(model,type,serial no.)	1006H	只读		共10字节，5个寄存器，编码方式为ASCII码，内容为型号、扩展信息及编号。如：ASW1400010,表示扩展信息为ASW（含意见附图2），，编号为1400010
	……
	100AH
DriveName	100BH	只读		共20字节，内容编码为ASCII，值为"激光测距传感器"
	……
	1014H
预留	……
MeaResult	2001H	只读	XXXXH	读出值单位为毫米，测量错误时，返回值固定为00FFFFFFH; 读取此寄存器，不支持广播地址。
	2002H	只读	XXXXH
StartCW	2003H	只写		向此寄存器写入任何数据则启动连续工作，写入数据为启动连续工作后，测量的次数，达到相应次数后，则重新进入待机状态。如果写入值为0，则一直工作，直到关机，或发送读取测量值命令。此寄存器只可单独写入。
AdvanceMea	2004H	只写		以广播地址向此寄存器写入任何值，将执行正常测量过程，并预置结果。在下一次读取2001H-2002H时，将不执行测量过程，直接返回测量值，以提高整体运行效率。只对广播地址有效，只可单独写入，此命令无返回值。注1
StartCW_NR	2005H	只写		启动传感器进入连续工作状态，但数据并不返回，实时更新于 2006H,2007H 两个寄存器中。
MeaResult_NRT	2006H	只读		读出值单位为毫米，测量错误时，返回值0x00FFFFFF。
	2007H
Tempraure	2008H	只读		定制项
预留	……
TurnOff	20FFH	只写		关机,传感器进入待机状态
预留	……

注1：广播地址启动单次测量，传感器启动测量，但不返回数据。在下次用设备地址启动单次测量时，传感器不再启动测量，而是快速返回上次的测量数据。本命令主用于单总线多机时，提高测量效率。

MODBUS命令示例（设备默认地址80H）：

1：读取测量值－主机发送命令码

说明	地址	功能码	起始地址	寄存器数量	CRC16
长度	1Byte	1Byte	2Byte	2Byte	2BYte
示例	80H	03H	2001H	0002H	801AH

设备返回内容

说明	地址	功能码	返回字节数	数据内容	CRC16
长度	1Byte	1Byte	1Byte	N Byte	2BYte
示例	80H	03H	04H	00H,00H,01H,64H	6B40H
示例	传感器当前测量的距离，其值为0164H毫米，即356mm

2：设置设备地址－主机发送命令

说明	地址	功能码	起始地址	寄存器数量	数据内容	CRC16
长度	1Byte	1Byte	2Byte	2Byte		2BYte
示例	80H	10H	0001H	0001H	00H,01H	F46AH
示例	将设备地址，设置成01H。本次命令返回以原地址返回，下一次命令则以新地址响应

设备返回内容－成功

说明	地址	功能码	起始地址	寄存器数量	CRC16
长度	1Byte	1Byte	2Byte	2Byte	2BYte
示例	80H	10H	0001H	0001H	4E18H

设备返回内容－失败

说明	地址	功能码	起始地址	寄存器数量	错误代码	CRC16
长度	1Byte	1Byte	2Byte	2Byte	1Byte	2BYte
示例	80H	10H	0001H	8001H	04H	981FH

7.3：外部触发数据输出数据格式

采用外部触发时，传感器默认以简化格式输出数据，即输出距离有效值的ASCII码和回车换行符。

如测量距离为123.456米，其输出的16进制为：31 32 33 2E 34 35 36 0D 0A

参数说明附表：

AoutConfig:

位

功能

取值

含义

位

功能

取值

含义

测量值大于上*，模拟量的输出值

0,0

输出小值

输出方向

反向输出，距离越大，输出越小

0,1

输出大值

1,0

输出50%

正向输出,距离越越大,输出越大

1,1

维持当前值

测量值小于下*，模拟量的输出值

0,0

输出小值

预留

0,1

输出大值

预留

1,0

输出50%

预留

1,1

维持当前值

预留

开机

模拟量初始值

0,0

输出小值

模拟输出类型

0,0,0

0-5V 电压

0,1

输出大值

0,0,1

0-10V 电压

1,0

输出50%

1,0,1

4..20mA电流

1,1

维持当前值

1,1,0

0..20mA电流

测量错误时，模拟量输出值

0,0

输出小值

1,1,1

0..24mA电流

0,1

输出大值

1,0

输出50%

1,1

维持当前值

SwitchConfig

位	功能	取值	含义
15..8	保留
7	触发方式	0	测量值小于触发点时导通	第二路开关量
		1	测量值大于触发点时导通
6,5	数据异常触发方式	0,0	导常时断开
		0,1	异常时导通
		1,0	异常时保持
		1,1
4	开机初始状态	0	断开
		1	导通
3	触发方式	0	测量值小于触发点时导通	*路开关量
		1	测量值大于触发点时导通
2,1	数据异常触发方式	0,0	导常时断开
		0,1	异常时导通
		1,0	异常时保持
		1,1
0	开机初始状态	0	断开
		1	导通