简介

太阳总辐射传感器采用光电原理，将太阳光转化为电信号输出，可以测量光谱范围400-1100nm的太阳总辐射值。传感器采用高精度的感光元件，宽光谱吸收，稳定性好。同时感应元件外安装透光率高达 95%的防尘罩，防尘罩采用特殊处理，减少灰尘吸附，有效防止环境因素对内部元件的干扰，能够较为精准的测量太阳辐射量。

太阳总辐射传感器采用标准Modbus-RTU 485通讯协议，DC5-30V宽电压供电，可以搭配TTL转RS485扩展板（DFR0259）或Gravity: RS485转UART 有源隔离型 信号转换模块（DFR0845）在Arduino UNO R3上读取太阳辐射值，快速搭建测试环境，接线方式简单，使用方便。太阳总辐射传感器防护等级IP67，金属铝壳材质，广泛用于农作物生长监测、光伏系统、气象监测、植物生理研究、环保生态研究等领域。

测量单位解释:
W/m²：在太阳辐射中表示每平方米的面积上接收到的太阳能辐射的功率。太阳辐射是指太阳光的能量在空间中传播并到达地球的过程。太阳辐射是地球上各种生物和自然过程的主要能量来源之一。太阳辐射的强度可以通过测量每平方米面积上接收到的能量来表示，以W/m²为单位。这个单位可以用来衡量太阳辐射的强度，比如在太阳能发电中，可以用W/m²来表示太阳能电池板每平方米面积上接收到的太阳能的功率。

特性

• DC 5~30V宽电压供电
• 采用高精度感光元件，全光谱范围内吸收量高
• 自带水平仪及调节手轮，现场方便调节
• 采用RS485接口，标准Modbus-RTU协议
• 高透明防尘罩，感光度好，表面特殊处理，防止灰尘吸附
• 金属铝壳材质，IP67防护等级

应用场景

• 农作物生长监测
• 光伏系统
• 气象监测
• 植物生理研究
• 环保生态研究

技术规格

• 供电电压：DC5~30V
• 工作电流：＜10mA
• 输出方式：RS485
• 测量对象：太阳光
• 测量范围：0~1800W/m²
• 波长范围：400-1100nm
• 精度：±5%
• 分辨率：1W/m²
• 响应时间：≤10S
• 非线性：＜±2%
• 年稳定度：≤±2%
• 余弦响应：≤±10%
• 工作温度：-25°C~+60°C
• 工作湿度：0%~100%RH
• 防护等级：IP67
• 传感器线长：20cm
• 转接线线长：70cm

引脚示意图

尺寸图

通讯协议

1、通讯基本参数

2、数据帧格式定义

采用 Modbus-RTU 通讯规约，格式如下：
初始结构 ≥4 字节的时间
地址码 = 1 字节
功能码 = 1 字节
数据区 = N 字节
错误校验 = 16 位 CRC 码
结束结构 ≥4 字节的时间
地址码：为传感器的地址，在通讯网络中是唯一的（出厂默认 0x01）。
功能码：主机所发指令功能指示，本传感器读取寄存器功能码0x03，写入寄存器功能码0x06
数据区：数据区是具体通讯数据，注意 16bits 数据高字节在前！
CRC 码：二字节的校验码。

主机问询帧结构：

从机应答帧结构：

寄存器地址

3、通讯协议示例及解释

3.1、读取当前太阳辐射值

问询帧：读取数值功能码 0x03

应答帧：

太阳辐射值：
0064(16进制) =100=> 太阳辐射值=100W/㎡

3.2、写入偏差值

问询帧：写入数值功能码 0x06

应答帧：

写入当前太阳辐射偏差值
000A（16进制） =10=> 太阳辐射偏差值=10W/㎡，偏差值为10W/㎡

3.3、修改当前地址

问询帧：（修改当前地址为 0x02 ）

应答帧：

3.4、修改当前波特率

问询帧：（修改当前波特率为9600 ）

应答帧：

3.5、查询当前地址、波特率

问询帧：

应答帧：

读取到设备的真实地址为 01，波特率为 0x01，即 4800。

使用教程

硬件准备

• Arduino UNO x1
• RS485太阳总辐射传感器 x1
• Gravity: RS485转UART 有源隔离型 信号转换模块 x1

软件准备

• 下载Arduino IDE： 点击下载Arduino IDE

硬件连接

若RS485设备的功率较小，需求电流小于12V-160mA，RS485转UART信号转换模块则无需12V外部供电，接线更方便。

演示代码

#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial mySerial(2,3);//定义软串口，3号端口为TX，2号端口为RX
uint8_t Com[8] = { 0x01, 0x03, 0x00, 0x00, 0x00, 0x01, 0x84, 0x0A };  //太阳总辐射
int TSR;
void setup() {
  Serial.begin(9600);
  mySerial.begin(4800);  //初始化串口
}
void loop() {
  readTSR();
  Serial.print("TSR = ");
  Serial.print(TSR);
  Serial.println(" W/m² ");
  delay(1000);
}

void readTSR(void) {
  uint8_t Data[10] = { 0 };
  uint8_t ch = 0;
  bool flag = 1;
  while (flag) {
    delay(100);
    mySerial.write(Com, 8);
    delay(100);
    if (readN(&ch, 1) == 1) {
      if (ch == 0x01) {
        Data[0] = ch;
        if (readN(&ch, 1) == 1) {
          if (ch == 0x03) {
            Data[1] = ch;
            if (readN(&ch, 1) == 1) {
              if (ch == 0x02) {
                Data[2] = ch;
                if (readN(&Data[3], 4) == 4) {
                  if (CRC16_2(Data, 5) == (Data[5] * 256 + Data[6])) {
                    TSR = Data[3] * 256 + Data[4];
                    flag = 0;
                  }
                }
              }
            }
          }
        }
      }
    }
    Serial.flush();
  }
}

uint8_t readN(uint8_t *buf, size_t len) {
  size_t offset = 0, left = len;
  int16_t Tineout = 500;
  uint8_t *buffer = buf;
  long curr = millis();
  while (left) {
    if (mySerial.available()) {
      buffer[offset] = mySerial.read();
      offset++;
      left--;
    }
    if (millis() - curr > Tineout) {
      break;
    }
  }
  return offset;
}

unsigned int CRC16_2(unsigned char *buf, int len) {
  unsigned int crc = 0xFFFF;
  for (int pos = 0; pos < len; pos++) {
    crc ^= (unsigned int)buf[pos];
    for (int i = 8; i != 0; i--) {
      if ((crc & 0x0001) != 0) {
        crc >>= 1;
        crc ^= 0xA001;
      } else {
        crc >>= 1;
      }
    }
  }

  crc = ((crc & 0x00ff) << 8) | ((crc & 0xff00) >> 8);
  return crc;
}

结果

打印采集到的太阳辐射值，室内普通光源无法采集。

常见问题

1.传感器属于精密器件，请勿随意拆卸保护透明罩
2.若读取数值显示为 0，检查是否有光源，检查产品保护盖是否取下
3.485 总线有断开，或者 A、B 线接反
4.检查电源是否符合标注
5.防尘罩需保持光洁，定期软布擦拭
6.防尘罩内不可有水，如遇到大雨、雪、冰等较长时间的天气，建议最好加盖

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