スマート水位計 GSC-01A

インタフェース仕様書（システム組込用の詳細技術資料）

第４版

2020/10/26
ジオテクサービス株式会社〒950-0951 新潟市中央区鳥屋野４丁目 7 番 22 号
TEL：025-282-3246 FAX：025-284-0144
初版

2018.11.15

２版

2019.04.03

３版

2019.11.25

４版

2020.10.260スマート水位計 GSC-01A インタフェース仕様書

第4版

2020/10/26 ジオテクサービス株式会社

１．入出力ケーブル
センサは、3 つの部分に分かれ、それぞれが、防滴型のコネクタで接続される。
(1)センサ部：水圧センサ＋ケーブル＋コネクタ(2)コンバータ部 ：気圧センサ＋変換回路(3)出力ケーブル ：コネクタ＋バラ線 4 心 1m

組立て状態

コネクタを外した状態

センサ側コネクタ

センサケーブル側コネクタ組立状況

アナログ出力側コネクタ式ケーブル

センサコネクタは再接続可能※コネクタ再接続手順は「取扱説明書を参照」

図-1

スマート水位計の機器構成

1

２．出力側コネクタピン配置（１）コンバータ側
丸型防水コネクタ

OMRON XS5M-D427-4

1. +12V
2. S1 (水位)（ｼﾘｱﾙ出力型は RS485＋）

3. S2 （水温）（〃RS485－）

4. GND図-2 コンタクト配列（勘合面側）－コンバータ側（オス）（２）ケーブル付きコネクタ側
ケーブル付コネクタ

OMRON XS5F-D421-C80-F

1. +12V ―― 茶2. S1 水位）―白(ｼﾘｱﾙ出力型は RS485＋）

3. S2(水温) ―青( 〃RS485－）

4. GND ―――黒図-3 コンタクト配列（勘合面側）－出力ケーブル側（メス）（３）計器への接続例【配線の色】
茶 Brown：＋6～＋18V
黒 Black：GND

電源＋12V－GND

計器
白 White：出力電圧１：水圧
青 Blue ：出力電圧２：水温

入力１＋入力１－
入力２＋入力２－
マイナス側は共通の渡り配線

図-4 出力ケーブルの接続方法注意：電源 12Ｖの＋－逆接続や、出力 1・２に 12Ｖ接続すると故障する場合あり。
（コンバータ単独での誤接続に対しては内部で保護していますが、他の計器と接続された状態で配線を間違えると、予期せぬところに電流が流れ、破損する危険があります）

図-5 電源逆接続による損傷例
2

３．アナログ出力インピーダンス
アナログ出力の出力インピーダンスは、保護抵抗が入っていて、１KΩとなります。

図-6 アナログ出力等価回路【参考】初期ロット（No. 1001～1030）のみアナログ出力の出力インピーダンスは、は 100Ωです。
製品筐体に貼付されたシールに示された製造ロット No. 1001～1030 が該当

図-7 アナログ出力等価回路（初期ロットのみ）

3

４．水位・水温とセンサ出力電圧の関係（１）空気中でのセンサ出力電圧範囲
S1（水位)：2.0 ～ 10.0 mV （表示水圧ゼロでも数 mV の残留電圧あり）
S2（水温）：1500 ～ 3000 mV（0～30℃）（２）最大アナログ電圧出力
S1,S2：4985～4995ｍV （完全 5000ｍV までは行かない）※上記範囲を大きく外れる場合は、機器の点検をして下さい。
（３）換算式
1）水位(m)＝ S1 電圧(mV) ×係数 X2）水温(℃)＝ S2 電圧(mV)×0.02(m/mV)－ 30(℃)
表-1 水位のセンサ係数 X 換算表

５．測定上限範囲
アナログ電圧は、定格の水圧で出力が頭打ちになるが、デジタル側の計測値（液晶表示や RS-485 出力数値）は、定格の 1.5～2 倍(計測範囲により異なる)程度計測できる。但し、定格範囲を越えた場合、精度は悪くなる。
※1m 計については、5m 程度が限度である。それ以上では出力が頭打ちになり、たとえば 9.6m 水深でデジタル表示が 9m 程度に下がる。
水位コンバータの水圧－アナログ出力特性

20.00
18.00
16.00
14.00
ﾃﾞｼﾞﾀﾙ 12.00
10.00
表示値
8.00(m)
6.00
4.00
2.00
0.00
-2.00 0.00

9000
8000
7000
出力水位コンバータの水圧－デジタル計測値

6000

電圧 5000(mV) 4000

3000
2000
1000
00.00

5.00

10.00

水圧実測値(mmH2O)

図-815.0020.00

5.00

10.00

15.00

20.00

水圧実測値(mmH2O)

10m 計－出力 0～5V のアナログ／デジタル出力特性例
4６．変換器のディップスイッチ設定(1)カバーを外すと、内部にディップスイッチがある。
(2)接続する水位センサの測定レンジ選択を行う必要がある。
(3)水位センサのケーブルが電気的なノイズの大きな場所（100～200V 電源線と並列など）にあり、測定値が不安定な場合、計測周波数を 5kHz に落とす。
(4)RS-485 についても、長距離などで通信状態が悪い場合、装置の終端にコンデンサーを挿入することで改善する場合がある。
表-2

水位計のディップスイッチ設定

ディップスイッチ
SW1
SW2

選択項目
水位センサ選択SW1
SW2
定格値 デジタル計測上限
OFFOFF1m計5mOFF10m計
20m
ON
OFF
50m計
75m
ON
100m計
150m
ONONN
※センサ測定範囲に合わせて出荷

ディップスイッチ
SW3SW4

選択項目
OFF
I2Cセンサ通信速度 20kHz（標準）RS-485終端ｺﾝﾃﾞﾝｻ 無し

ON
5KHｚ（低速、耐ﾉｲｽﾞ用）
有り(1000ｐF)

出荷時標準設定

静電気除去

気圧感部には触れない

ネジを回して蓋を外す
ディップスイッチ状態
図-9 ディップスイッチ位置※基板に触る際には、事前に体の「静電気を放電」してください。
乾燥した室内だと静電気で基板が壊れる場合があります。
※右側のスポンジに覆われた白い部分は気圧センサです。表面には絶対に触れないでください。鉛筆でつついたりすると簡単に壊れます。
(5)ディップスイッチの設定を間違えた場合の表示
使用する水位センサの測定範囲と、コンバータのディップスイッチ設定が違っていた場合の水位計の液晶表示水位の例を、次の表にまとめた。

5

表-3

水位計のディップスイッチ設定を間違えた場合の水位表示

ディップスイッチ

1OFFONOFF

ONのパターン2OFFOFF

ONON

センサ種別

Bar

01B

02B

05B

センサ選択

圧力範囲

1ｍ10ｍ

未対応

未対応

14B

14B

30B

50ｍ

100ｍ

200ｍ

300ｍ

0.00

0.00

0.00

センサ未接続

0.00

0.00

0.00

センサ途中で外れ

-4.60

31.78

-15.45144.18 →１分後に0に戻る

01mセンサ接続

01B

0.01

10.24

30.12

92.56

10mセンサ接続

02B

-5.13

0.01

9.96

41.21

50mセンサ接続

05B

-7.59

-5.10

-0.02

15.71

100mセンサ接続

14B

-9.25

-8.27

-6.53

0.01

200mセンサ接続

14B

300mセンサ接続

30B

７．電源電圧と平均電流および瞬間最大電流の関係

電源電圧（V）
5V 未満
6.5V 以下
6.5～18V

表-4 GSC-01A 入力電圧－電流特性
平均電流(mA) 最大電流(mA) 動作
正常動作しませんデジタル部動作 OK、アナログ出力は不足
25mA
30mA
23mA
28mA
アナログ 5V 出力 OK※1. 上記は実測値であり、保証値ではありません。
※2. GSC-01A の最大耐圧は 20V のため，18V を超える電源電圧を機器に印加すると内部回路が破損する恐れがあります。
※3. 24V 電源などで運用する場合は、市販の DC/DC 電圧変換器で、電圧を下げてお使いください。オプションで 32V 電圧まで使える、電圧変換器付きケーブルもあります。

②市販の 24V/12V 変換器
OMRON S82S-7312(3W)①オプションの電源変換器付きケーブル(11～32V／9V 変換)

図-10

電源電圧 20V 以上で使用する場合の電圧変換器の例
6８．RS-485 仕様（１）RS-485 出力の切換方法
コンバータのケース内部の、基板上のナイロンコネクタを差し替えることで、ケーブルからのアナログ出力を RS-485 入出力に切り替えることができます。

アナログ出力コネクタ CN3

基板とコネクタの取り出し図-11

RS-485 コネクタ CN2

基板の再収納アナログ出力と RS-485 出力のコネクタ切換

7【参考】初期ロット SN.1001～1030 については、電源供給(赤・黒)をアナログ側のコネクタらから供給する必要ある。

図-12

初期ロット限定の RS-485 切換方法

（２）RS-485 出力ケーブルの配線

茶色：電源＋黒色：電源－
白色：RS-485＋
青色：RS-485－
12V バッテリ

水位コンバータ

図-13

RS-485 変換器

水位コンバータの RS-485 の接続例

（３）RS-485 通信仕様
・通信条件：9600bps N81XN （8 ﾋﾞｯﾄ、ｽﾄｯﾌﾟﾋﾞｯﾄ 1、ﾉﾝﾊﾟﾘﾃｨ、ﾌﾛｰ制御無）・制御コマンド@CA[CR] テキスト"@CA"と[CR]ｺｰﾄﾞを送る。[LF]ｺｰﾄﾞは付けても無視される。
@CA1[CR] ： 異常応答
正常応答は、@CA0 に続けてカンマ区切りの CSV 形式のﾃｷｽﾄが返る。
@CA0,-999.999,99999.99,9999.99,999.999,999.999,-99.99,-99.99,99.9[CR]@CA0,5.823, 1852.12,1015.20, 15.823, 10.128, 12.50, 21.30,12.1[CR]"大気圧補正＋ゼロ点補正後の水圧(m),水圧絶対値(hPa),気圧(hPa),水圧絶対値(m 単位),気圧(m 単位),水温(℃),気温≒気圧計温度(℃)”,電源電圧
注 1：各項目の桁数については、今後用途により変動する可能性があるので、固定位置ではなくカンマで数値を分離するようにしてください。
注２：電源電圧は、計器内部の電圧です。なお、コンバータ Rev2.11(2020/09/15)より前のバージョンがインストールされている場合、電圧値は、実際の外部供給電圧より 0.5V ほど低く表示されます。Rev2.11 以降の電圧誤差は±0.2V 程度です。
8

注３：初期ロット SN.1001～1030 は、先頭に、電源投入後の計測連番(AD 変換回数と初期値からの変化量が付いています。また全体に桁数が多めに設定されています。)@CA0,9999,-999.999,-999.999,99999.99,99999.99,9999.999,9999.999,-9999.99,-9999.99, 9999.99@CA0,1010, -0.001,
5.823, 1852.12, 1015.20, 15.823, 10.128,
12.50,
21.30,
12.01 [CR]
データ連番、初期値からの変化量(m)、大気圧補正後の水圧(m),水圧絶対値(hPa),気圧(hPa),水圧絶対値(m),気圧(m),水温(℃),気温(℃)”,電圧（４）RS-485 インタフェース回路
非絶縁型の 2 線式 RS-485 回路です。

図-14

RS-485 インタフェース回路（５）終端コンデンサー
基板上のディップスイッチ 4 番を ON にすると、RS-485 ラインの＋と－線の間に1000pF のコンデンサーが挿入される。300m 以上の長距離伝送の反射防止や、動力線からの商用電源ノイズによる誤動作の防止効果がある。
参考：終端コンデンサーについて
一般的には、RS-485 の末端には 120 オームの終端抵抗が挿入されます。但し、終端抵抗は反射を低減させる効果はありますが、同時に信号自体も大きく減衰させます。上記の終端コンデンサーは、信号自体は減衰させず、反射のみ減らしたり、商用電源ノイズを減らす効果があります。
伝送ケーブルの長短に関わらず、ディップスイッチ４＝ON（終端コンデンサー挿入）で使用することをお勧めします。

9９．計測プログラムの入れ替え方法（１）事前準備①プログラムは、Windows パソコンから USB-microB ケーブルで ISP 書き込み。
②最近の Windows OS なら、ドライバーのインストールは不要です。
③書込み用のプログラムファイルを、書き込みパソコン上に用意します。
（例：GSC-01A-WATER-R201（第 2 ロット標準）.bin ）（２）基板の取り出しの際の注意点。
・乾燥した室内で作業する場合、手の指からの放電による静電気破壊に注意。
・白い部分は気圧センサなので、ここに絶対に触れないでください。
・基板のプラスッチクビスの頭はつぶれ易いので、外すときは、ドライバーの頭を少し強めに押し込んで、一気に左に回してください。
軽く何度も空回しすると、ねじ頭が磨り減って、回らなくなります。
・プラスチックねじは小さいのでなくさないように注意してください。

図-15

基板の取り出し②パソコンと基板を USB ケーブルで接続

図-16

USB ケーブル(microB)の接続
10

（３）パソコンに装置を認識させる
表面に 2 つのボタンがあります。
①「左 Reset」と「右 ISP」の両方を押したままの状態で、②「左 Reset」のみ離すと、PC 上に次の画面が出る。
③もし出なければ、「右 ISP」を押したまま、再度「左 Reset」を押し、再び離す。

図-17 プログラム書込みボタンの操作

気圧センサ部は指で押さないでください。
ドライバーで突いたり強く押すと破損します
図-18 気圧センサ部の保護

11

（４）装置が「外部 USB メモリ」として認識されるフォルダー内には、既存のプログラム「firmware.bin」があるので、これを削除する。

フォルダーを開く

既存のプログラム「firmware.bin」がある

firmware.bin を選択し削除

フォルダーが空になる
図-19 既存プログラムの削除（５）新しいプログラムを書込みあらかじめ用意した、アップデート用のプログラムファイルをコピーし、空のフォルダー内に貼り付けるか、ドラッグする。
変更プログラムファイルの例： GSC-01A-WATER-R209(DA 出力レンジ 1-5V 変更).bin

図-20

新しいプログラムの書込み（フォルダーに貼り付け）
12

（６）「左リセットボタン」を押すか、電源再投入で、新しいプログラムが起動
プログラムバージョンの確認は、中央の「SET」ボタンを１秒ほど押せば表示される。

GSC 2.01
19/04/02

GSC-01A Rev2.01
2019/04/02 更新< >:Menu
SET:End

GSC-01A Rev2.11 以降
2020/09/15 更新< >キーで状態表示 SET キーで戻る
注意： Rev2.11（2020/09/15）以降のバージョンでは、「SET」ボタンを押すと、プログラムバー
ジョン以外の、詳細情報を表示するように機能追加されいます。
図-21 SET ボタンを押したときの情報表示（７）基板を中央にネジ止めする
プラスチックビスは少し遊びがあるので、そのまま締めると基板が曲がります。
4 本のビスで仮止めして、最後に基板を中央に押えた状態で、ネジを締めてください。

①真っすぐに取り付けられた基板②曲がって固定された基板⇒蓋の穴がﾎﾞﾀﾝを押す

注意点：基板が斜めズレたまま、上蓋を付けると。操作ボタンが常に押された状態になり、電源投入後に、リセットを繰り返したりします。
図-22 取付時の基板の曲がりの問題（８）上蓋を閉める※閉める際にボタンが押しっぱなしとならないように注意ください。
※中に乾燥剤が入っている場合がある。電子レン
ジで 1 分ほど加熱し乾燥させれば、再利用可能。

図-23 カバーの装着
13