Универсальный настенный датчик WB-MSW v.3 LoRa

From Wiren Board
This is the approved revision of this page, as well as being the most recent.

Это черновик страницы. Последняя правка сделана 25.07.2022 пользователем A.Degtyarev. Купить в интернет-магазине

Универсальный датчик WB-MSW v.3, вид спереди

Назначение

Комбинированный цифровой датчик температуры, влажности, освещенности, движения, уровня шума, концентрации CO2 и летучих органических соединений. Оснащён ИК приемопередатчиком.

Предназначен для контроля климата в жилых и офисных помещениях, для бытового использования. Датчик выполнен в пластиковом корпусе и предназначен для крепления на стену.

Модификации

Пока датчик поставляется в полной комплектации.

Покраска корпуса

Разноцветных корпусов нет, но белые корпуса легко покрасить — получается неплохо, см. Покраска корпуса MSW

Технические характеристики

Измеряемая величина Диапазон Погрешность Готовность к работе

после подачи питания

Концентрация CO2 400 – 5000 ppm (миллионных долей) 50 ppm 3 мин,

автокалибровка каждые 7 дн.

Температура −40 °С – +80 °С ±0.3 °С (в диапазоне 0 – 70 °C)

±0.5 °С (в полном диапазоне)

1 сек

постоянная времени (выравнивание

с окружающим воздухом) ~4 мин

Относительная влажность 0 — 99.9 % (рабочий диапазон: 0 — 98 %) ±3 % 1 сек
Уровень шума (звуковое давление) 38 – 105 дБ (40 – 82 дБ в версии v.4.8) ±2 дБ (±3 дБ в v.4.8) 5 сек
Освещённость 0,02 — 100 000 лк ±10 % 1 сек
Качество воздуха

(концентрация летучих

органических соединений — VOC)

0 ppm – 60000 ppb (миллиардных долей) по этанолу ±15 % (тип)

±40 % (макс)

5 мин

(самокалибровка спустя 12 ч)

Датчик движения До 8 м, 120 градусов 8 сек
Передача ИК-команд До 10 м (зависит от окружающих условий) 1 сек
Параметр Значение
Питание
Напряжение питания 9 В – 28 В постоянного тока
Потребляемая мощность
  • 0.5 Вт;
  • (пиковая при измерении CO2) до 1.6 Вт;
  • (пиковая при измерении CO2 и передаче ИК сигнала) до 4 Вт.

Пожалуйста, выбирайте кабель и блок питания с учётом падения напряжения на кабеле при пиковом потреблении устройств.

Количество запоминаемых ИК-команд
Количество команд

32

Длительность команд Максимальная длина команды — 508 регистров, плюс два регистра — признак окончания команды.

Каждый регистр кодирует длительность высокого или низкого уровня сигнала (последовательно) в микросекундах.

Клеммники и сечение проводов
Рекомендуемое сечение провода с НШВИ, мм2 0.35 – 1 мм2 — одинарные, 0.35 – 0.5 мм2 — сдвоенные провода,
Длина стандартной втулки НШВИ, мм 8
Момент затяжки винтов, Н∙м 0.2
Индикация
Питание и обмен данными Зеленый светодиод в нижней части корпуса
Пользовательские индикаторы Зеленый и красный светодиод с настраиваемыми частотой и скважностью мигания
Звуковая индикация «Пищалка» — beeper
Управление
LoRa прозрачный шлюз для протокола Modbus, нужен модуль расширения для контроллера
Готовность к работе после подачи питания ~2 c
Условия эксплуатации
Температура воздуха От −40 до +80 °С
Относительная влажность До 92 %, без конденсации влаги
При установленном датчике CO2 От 0 до +50 °C
Габариты
Габариты 83 x 83 x 20 мм
Масса (с коробкой) 90 г

Общий принцип работы

Датчик TH

Датчик температуры и влажности (TH) распаян на плате модуля.

В прошивках версии 4.16.16 и выше модуль автоматически корректирует показания температуры и влажности, учитывая базовый нагрев платы от микросхемы питания (0.3 °C), а также нагрев от установленных датчиков СО2 (0.31 °C) и VOC (0.14 °C). Значения до корректировки можно посмотреть в регистрах 284 и 285. Доступна пользовательская температурная компенсация, которую можно записать в регистр 245. Может быть полезно, если вы монтируете датчик близко к потолку и хотите скорректировать значения.

В прошивках версий до 4.16.16 при установленном датчике СО2 делается автоматическая компенсация в 0.7 °C, которая записывается в 245 регистр. Пользовательских настроек нет.

В датчике есть нагреватель, который позволят высушивать конденсат, образующийся при повышенной влажности.

В устройствах с сенсором Sensirion SHT40 включение нагрева происходит автоматически при влажности более 95 %, либо записью в регистр coil 2. Нагрев включается на 1 секунду, затем автоматически отключается, значение в регистре сбрасывается. В устройствах на других сенсорах автоматического включения нет, там нагрев осуществляется периодически, если в регистре coil 2 записан 1. Узнать, какой у вас сенсор, можно из таблицы ревизий.

Датчик движения

PIR-датчик движения в MSW обнаруживает перемещение объектов на расстоянии до 8 м с углом обзора около 100-120 градусов. Датчик движения в WB-MSW v.3 выдает два параметра:

  • Current motion - это текущее значение интенсивности движения, усредненное за несколько секунд.
  • Max Motion - максимальное значение регистра Current motion за последние N секунд (задается в регистре 282, по умолчанию 10 секунд)

Если датчик движения опрашивается быстро (несколько раз в секунду), можно использовать Current motion для обнаружения движения с хорошим временным разрешением. Но если датчик опрашивается редко (например, раз в 30 секунд, в большой сети), то чтобы не пропустить быстрое однократное движение, используйте значение Max Motion и установите ширину временного окна N больше, чем период опроса датчика.

В системе правил можно по-разному реагировать на значения интенсивности движения. Например, настраивая пороги срабатывания для нечувствительности к домашним животным.

Взаимосвязь параметров датчика движения, голубые отрезки - периоды интенсивного движения. Окно для Max Motion (N) - 10 секунд

Светодиодные индикаторы и зуммер

Светодиодные индикаторы расположены на одной плате с датчиком освещённости и ИК-передатчиком, поэтому, если вы не выбирали одну из этих опций, индикаторов у вас не будет. Зуммер находится на плате и доступен во всех комплектациях.

Работа светодиодного индикатора в WB-MSW v.3

Также во всех комплектациях доступен зелёный индикатор обмена данными, который виден в технологическом отверстии на нижней части корпуса.

Пользователь может управлять:

  • Двумя яркими светодиодами — зеленым и красным, которые подсвечивают линзу на корпусе. Индикаторы могут только мигать.;
  • Звуковым индикатором (зуммер, buzzer).

Индикаторы позволяют обеспечить обратную связь при монтаже и эксплуатации. Например, датчик может мигать красным при превышении оптимальной концентрации углекислого газа (примеры правил). При монтаже большого количества датчиков индикаторы (или бипер) помогут определить, к какому конкретно датчику вы сейчас обращаетесь.

Включение, периодичность и длительность вспышек светодиодов задаются в веб-интерфейсе или в соответствующих Modbus-регистрах. Периодичность и длительность задаются одинаковыми для обоих светодиодов, поэтому при их одновременном включении они будут мигать синхронно.

Эмуляция ИК-пультов

В WB-MSW v.3 под линзой расположены ИК-приёмник для обучения и 8 ИК-светодиодов.

Подробное описание использования модуля, а также карта регистров, описаны в разделе Инструкция по работе с ИК-приёмопередатчиком в устройствах WB-MSW, WB-MIR.

Обучение проводится один раз — команды сохраняются в памяти устройства и могут быть воспроизведены командой с контроллера. Количество запоминаемых команд достаточно большое (до сотни, в зависимости от модели пульта), чтобы управлять сразу многими устройствами в помещении. Мощности передатчика хватает, чтобы управляемые устройства принимали не только прямой, но и отраженный сигнал.

Обычно используется для управления кондиционерами и тепловыми завесами. Учтите, что ИК-команды отправляются всем устройствам в зоне видимости, поэтому передать разные команды на одинаковые устройства не получится. Для индивидуального управления каждым кондиционером используйте модуль WB-MIR.

Датчик освещенности

Датчик освещенности имеет фильтр, который повторяет кривую спектральной чувствительности человеческого глаза. Это позволяет измерять освещенность в люксах, что позволяет обеспечить контроль освещенности в соответствии с нормами СанПиН.

Максимальное время реакции на резкое изменение освещённости — 1.5 c.

Датчик шума

В модуле используется микрофон с усилителем и фильтрами для коррекции по шкале А с учётом особенностей восприятия человеческим ухом звуков разных частот. Шум измеряется в акустических децибелах (дБА), что позволяет контролировать шумовую обстановку в соответствии со стандартами и санитарными нормами.

Датчик качества воздуха (VOC)

Измерение VOC сделано на отдельном модуле, устанавливаемых по стрелочке в разъемы.

Летучие органические вещества (ЛОВ, VOC) - это легкоиспаряющиеся вещества, выделяющиеся в атмосферу в виде газов. Датчик определяет суммарную концентрацию летучих органических веществ, в том числе испарения лаков/красок и элементов внутренней отделки помещений (фенол, формальдегид, толуол, стирол), спирты, бензол, гниющие овощи, выделяемые человеком газы, бытовой газ. Высокие концентрации опасных ЛОВ представляют угрозу жизни и здоровью человека.

Датчик VOC не работает как детектор утечки бытовых горючих газов и совсем не реагирует на дым! Концентрация измеряется в единицах на миллиард ppb (также называемую ОЛОС — см. ГОСТ Р ИСО 16000-9-2009). Данный параметр характеризует общую концентрацию ЛОВ в усредненном помещении. На основании исследований производителем датчика установлены следующие пороги концентрации:

Концентрация (ppb) Уровень Соответствие гигиеническим нормам Рекомендации Предельное время воздействия
2200 - 5500 Опасно для здоровья Ситуация неприемлема Подвергаться воздействию только в критических случаях / Необходимо интенсивное вентилирование часы
660-2200 Неудовлетворительно Серьезные претензии Необходимо интенсивное вентилирование или проветривание, требуется поиск источников загрязнения < 1 месяца
220 - 660 Приемлемо Некоторые претензии Рекомендуется интенсивное вентилирование или проветривание, требуется поиск источников загрязнения < 12 месяцев
65 - 220 Хорошо Без особых претензий Рекомендуется вентилирование или проветривание нет предела
0-65 Отлично Без претензий Требуемое значение нет предела

Важно! Датчик готов к работе через 6 минут после включения. До этого в регистре качества воздуха находится значение, сигнализирующее об ошибке (0xFFFF). Примерно каждые 12 часов производится самокалибровка датчика.

Датчик CO2

Принцип действия датчика CO2

Для измерения концентрации CO2 в воздухе используется недисперсионный инфракрасный (NDIR) датчик. Принцип действия основан на поглощении углекислым газом инфракрасного света. Оптический способ измерения CO2 намного точнее, чем с помощью более дешевых электрохимических датчиков.

Концентрация CO2 измеряется в ppm — частях на миллион.

Автокалибровка

Измеренное минимальное значение в течение 7 дней принимается за 400 ppm — это значение концентрации CO2 на улице. Концентрация CO2 упадёт до уличной, если в помещении нет людей хотя бы несколько часов в день, или если в помещении работает вытяжная вентиляция, или в помещении иногда открывают окна.

Принудительная калибровка

В большинстве случаев отключение автокалибровки или принудительная калибровка не требуются — датчик показывает правильные значения без дополнительных манипуляций, но иногда без неё не обойтись:

  1. Нужно срочно откалибровать датчик и некогда ждать, пока сработает автоматическая калибровка.
  2. Датчик находится в помещении, которое плохо проветривается и уровень CO2 никогда не достигает 400 ppm. В этом случае не забудьте отключить автоматическую калибровку.

Суть принудительной калибровки заключается в том, что мы помещаем датчик в среду, где уровень CO2 равен атмосферному (400 ppm) и устанавливаем это значение как начало отсчёта. Чтобы уменьшить ошибки при измерении CO2, калибруйте датчик при комнатной температуре.

Поместите работающий датчик в хорошо проветренное помещение и подождите 20 минут. Затем выполните следующие шаги:

  • в веб-интерфейсе контроллера:
    1. В настройках датчика, в группе Air Quality :
      • Если нужно отключить автоматическую калибровку, то в параметре CO2 Baseline Calibration выберите значение Off.
      • Включите опрос регистра CO2 Force Callibration и сохраните настройки.
    2. В карточке устройства на вкладке Devices, включите переключатель CO2 Force Callibration. Переключатель сам вернется в положение off. Калибровка завершена.
  • по RS-485:
    1. Если нужно отключить автоматическую калибровку, запишите 0 в регистр 95.
    2. Выполните принудительную калибровку, для этого запишите в регистр 1 число 1. Калибровка завершена.

Если вы отключили автоматическую калибровку, то раз в полгода повторяйте процедуру — датчик будет показывать более точные значения.

Зачем нужно измерять CO2?

Углекислый газ в высоких концентрациях токсичен. Незначительные повышения концентрации, вплоть до 0,2−0,4 % (2000−4000 ppm), в помещениях приводят к развитию у людей сонливости и слабости. Для помещений нормальным является уровень CO₂ около 600 ppm. Повышенные концентрации углекислого газа снижают когнитивные способности людей. Уже при 1200 ppm расширяются кровеносные сосуды в мозге, снижается активность нейронов и уменьшается объём коммуникации между областями мозга.

Влияние на взрослых здоровых людей Концентрация углекислого газа, ppm
Нормальный уровень на открытом воздухе 400—450
Приемлемые уровни <600
Жалобы на несвежий воздух 600—1000
Общая вялость 1000—2500
Возможны нежелательные эффекты на здоровье 2500—5000
Максимально допустимая концентрация в течение 8 часового рабочего дня 5000

Классификация воздуха в помещениях по ГОСТ 30494-2011

Класс Качество воздуха в помещении Допустимое содержание CO₂ *, см³/м³
Оптимальное Допустимое
1 Высокое - 400 и менее
2 Среднее - 400-600
3 - Допустимое 600-1000
4 - Низкое 1000 и более
* Допустимое содержание CO₂ в помещениях принимают сверх содержания CO₂ в наружном воздухе, см³/м³

Монтаж

Подключение

Подключение питания к датчику WB-MSW v.3 LoRa

Установите в контроллер Wiren Board модуль расширения LoRa и настройте его.

Подключите питание к клеммам V+ и GND датчика, используйте комплектный блок питания, или любой с напряжением 9 В – 28 В постоянного тока.

Монтаж на стену

Модуль имеет отверстия для крепления к поверхности. Мы подготовили установочный шаблон для корпуса датчика:

  1. Скачайте файл Msw3 mounting template.pdf на компьютер.
  2. Откройте в Acrobat Reader и при печати выберите опцию «Реальный масштаб».

Для крепления WB-MSW v.3 выбирайте винты/шурупы с головкой диаметром около 7 мм, если требуется, чтобы датчик был съемным, и 9-10 мм — для постоянной фиксации.

Устройство должно эксплуатироваться при рекомендованных условиях окружающей среды.

Рекомендуем располагать датчики на теплых (внутренних) стенах, на высоте 1-1.6 м от уровня пола, с учетом возможных сквозняков и освещенности солнцем. При креплении на потолке в жилом помещении температура будет завышена, а влажность занижена. Концентрация CO2 от высоты не зависит. При креплении на внешних стенах зимой будут заниженные показания температуры на несколько градусов (из-за холодного пограничного слоя воздуха и охлаждения корпуса датчика от стены).

Сразу же после установки датчик CO2 может показывать неверные значения: это может быть связано с неосторожным обращением во время транспортировки и монтажа. Вы можете подождать 7 дней без отключения питания, пока функция автокалибровки не приведёт показания датчика в норму или выполнить принудительную калибровку.

Как открыть корпус датчика

Представление в веб-интерфейсе контроллера WB

Выбор шаблона

Чтобы устройство появилось на вкладке Devices в веб-интерфейсе контроллера Wiren Board, добавьте новое serial-устройство и выберите шаблон WB-MSW v.3.

Управление устройством и просмотр значений

Элементы управления и индикации модуля WB-MSW v.3 в веб-интерфейсе контроллера Wiren Board

В веб-интерфейсе вы можете управлять выходами устройства и просматривать полученные с него значения. Список отображаемых каналов можно изменить через настройки устройства, доступные на странице выбора шаблона.

При подключении к контроллеру Wiren Board есть возможность создавать интересные сценарии, используя данные с датчика. Например, "включать свет по движению", сигнализировать светодиодами о превышении значения СО2 или VOC, включать кондиционер, если жарко или увлажнитель воздуха, если воздух слишком сухой. Правила создаются индивидуально под задачи. Некоторые примеры можно посмотреть в статье примеры правил.

В таблице перечислены названия измеряемых WB-MSW v.3 параметров и их значения. Названия параметров, которые не поддерживаются конкретным модулем, будут выделены красным.

Параметр Значение
Temperature Температура внутреннего датчика
Humidity Относительная влажность в процентах
Air Quality (VOC) Качество воздуха (ЛОВ) в ppm
CO2 Концентрация CO2 в PPM
Sound Level Звуковое давление в дБ
Illuminance Освещенность в лк
Max Motion Максимальное усредненное значение датчика движения за последние N секунд (N — настраиваемый параметр, регистр 282)
Current Motion Усредненное значение датчика движения на коротком интервале времени
Buzzer Включение(ON)/выключение(OFF) звукового сигнала ("пищалки")
Red LED Включение/выключение мигающего красного светодиода
Green LED Включение/выключение мигающего красного светодиода
LED Period (s) Период между вспышками светодиодов в секундах
LED Glow Duration (ms) Длительность вспышек светодиодов в миллисекундах
Learn to RAM — Reset all ROM Управление ИК-передатчиком, подробнее в статье управление по ИК
Input Voltage Входное напряжение в вольтах
Serial Серийный номер устройства

Настройка

Способы настройки

  1. Указать параметры в веб-интерфейсе контроллера Wiren Board. Перейдите на страницу настройки serial-устройств, выберите порт, найдите или добавьте устройство и измените параметры. Если нужный параметр отсутсвует в шаблоне, его можно задать через пользовательские параметры.
  2. Записать настройки в Modbus-регистры модуля из консоли контроллера с помощью утилиты modbus­_client.

Управление техникой по ИК

Инструкция по работе с ИК-приёмопередатчиком

Работа по Modbus

Устройства Wiren Board с LoRa управляются по протоколу Modbus RTU, а на физическом уровне подключаются по радиоканалу.

Поддерживаются все основные команды чтения и записи одного или нескольких регистров. Смотрите список доступных команд в описании протокола Modbus.

Настроить параметры модуля можно в веб-интерфейсе контроллера Wiren Board.

Параметры порта по умолчанию

Значение
по умолчанию
Название параметра
в веб-интерфейсе
Параметр
9600 Baud rate Скорость, бит/с
8 Data bits Количество битов данных
None Parity Бит чётности
2 Stop bits Количество стоповых битов

При необходимости их можно изменить, смотрите инструкцию в статье Настройка параметров обмена данными.

Modbus-адрес

Modbus-адрес, установленный на производстве

Каждое устройство на линии имеет уникальный адрес в диапазоне от 1 до 247. Адрес устройства, установленный на заводе, указан на отдельной наклейке со штрихкодом. На заводе устройствам Wirenboard в одной партии присваиваются разные адреса, поэтому в вашем заказе, скорее всего, адреса не будут повторяться.

О том, как узнать, изменить или сбросить Modbus-адрес устройства, читайте в статье Modbus-адрес устройства Wiren Board.

Карта регистров

Карта регистров датчика WB-MSW

Обновление прошивки и сброс настроек

При обновлении прошивки устройства пользовательские настройки удаляются. Если вы задавали настройки в веб-интерфейсе контроллера, то они будут автоматически восстановлены при первом опросе устройства. В устройствах Wiren Board можно обновлять прошивку по протоколу Modbus. Это даёт возможность расширять функциональные возможности устройств и устранять ошибки в прошивке прямо на месте монтажа.

Инструкции:

При обновлении прошивки ИК-команды будут стёрты. Перед обновлением, сохраните банки команд, а после обновления — восстановите их.

Примеры правил

Для работы в составе «умного дома» лучше использовать определенные правила. Их можно посмотреть в статье Примеры правил

Известные неисправности

Аппаратные ошибки/особенности WB-MSW v.3, найденные при эксплуатации устройства.

Ревизии устройства

Номер партии (Batch №) указан на наклейке на боковой поверхности корпуса или на печатной плате.

Ревизия Партии Дата выпуска Отличия от предыдущей ревизии
- - MM.YYYY
  • Первая версия

Изображения и чертежи устройства

Corel Draw 2018 (шрифт — Ubuntu): Файл:WB-Library.cdr.zip

Corel Draw PDF: Файл:WB-MSW-v.3.cdr.pdf

Autocad 2013 DXF: Файл:WB-MSW-v.3.dxf.zip

Autocad PDF: Файл:WB-MSW-v.3.pdf