Универсальный настенный датчик WB-MSW-LORA v.3

From Wiren Board
(Redirected from WB-MSW v.3 LoRa Sensor)

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

Купить в интернет-магазине

Универсальный датчик WB-MSW-LORA v.3, вид спереди

Назначение

Беспроводной комбинированный цифровой датчик температуры, влажности, освещенности, 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.

Датчик подключается к контроллеру по беспроводной связи с помощью модуля WBE2R-R-LORA или по RS-485. Способ подключения выбирается переключателем на плате, во всех случаях устройству нужно внешнее питание. При подключении по RS-485, смотрите документацию на проводную версию датчика WB-MSW v.3 Modbus Sensor.

При любом способе подключения датчик работает по протоколу Modbus.

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) 100 ppm + 5% от измеренного значения 3 мин,

автокалибровка каждые 7 дн.

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

±0.5 °С (в диапазоне −40 – 0 °C и 70 – 80 °C)

1 сек

постоянная времени (выравнивание

с окружающим воздухом) ~4 мин

Относительная влажность 5 – 95 % ±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 (недоступен в версии с LoRa) 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.

ИК-команды
Количество запоминаемых команд

80

Длительность команд Максимальная длина команды — до 1000 символов (508 символов до прошивки 4.22.0).

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, Modbus беспроводной режим, нужен модуль WBE2R-R-LORA
RS-485, Modbus проводной режим, выбирается переключателем на плате устройства
Готовность к работе после подачи питания ~2 c
Условия эксплуатации
Температура воздуха От −40 до +80 °С
Относительная влажность До 95 %, без конденсации влаги
Гарантийный срок 2 года
Срок службы 5 лет
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.

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 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.

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

Под линзой устройства 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)

Датчик VOC не работает как детектор утечки бытовых горючих газов и совсем не реагирует на дым!

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.

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.

Если в датчике установлен сенсор CM1106, то период калибровки можно настроить в параметре Период автокалибровки датчика CO₂.

Чтобы узнать тип установленного сенсора:

  • Включите опрос регистра Тип датчика CO₂
  • Перейдите на вкладку устройства и посмотрите значение: 1 — установлен сенсор CM1106, 0 — установлен сенсор MH-Z19B.

Если регистр подсвечен красным, обновите прошивку устройства.

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:

Датчик MH-Z19B:

  1. В настройках датчика, в группе Параметры воздуха :
    • В поле Тип датчика CO₂ установите MH-Z19B
    • Если нужно отключить автоматическую калибровку, то в параметре Автокалибровка датчика CO₂ выберите отключена.
    • Включите опрос регистра Ручная калибровка датчика CO₂ и сохраните настройки.
  2. В карточке устройства на вкладке Устройства, включите переключатель Ручная калибровка датчика CO₂. Переключатель сам вернется в положение Выкл. Калибровка завершена.

Датчик CM1106:

  1. В настройках датчика, в группе Параметры воздуха :
    • В поле Тип датчика CO₂ установите CM1106
    • Если нужно отключить автоматическую калибровку, то в параметре Автокалибровка датчика CO₂ выберите отключена.
    • Включите опрос регистра Значение референсного датчика CO₂ и сохраните настройки.
  2. В карточке устройства на вкладке Устройства запишите значение 400 в Значение референсного датчика CO₂. Значение вернется к 0. 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

Выбор режима работы

Расположение переключателя режимов и антенны LoRa

С завода в устройстве установлен беспроводной режим, разберите устройство и измените режим переключателем S2:

  • ON — беспроводной.
  • 1 — подключение по RS-485: при работе в этом режиме, смотрите документацию на проводную версию устройства.

Корпус разбирайте аккуратно, чтобы не оторвать антенну.

Подключение

Подключение питания в беспроводном режиме

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

При разборке корпуса будьте осторожны, не оторвите антенну.

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-LORA 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, 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.

Настройка

Способы настройки

  1. Указать параметры в веб-интерфейсе контроллера Wiren Board:
    • перейдите на страницу настройки serial-устройств;
    • выберите порт, в который установлен модуль расширения WBE2R-R-LORA, например, /dev/ttyMOD1;
    • настройте параметры порта в соответствии с таблицей;
    • найдите или добавьте устройство и измените параметры. Если нужный параметр отсутствует в шаблоне, его можно задать через пользовательские параметры.
  2. Записать настройки в Modbus-регистры модуля из консоли контроллера с помощью утилиты modbus­_client.

Самонагрев устройства

При частом опросе радиомодуль LoRa немного нагревается, что приводит к завышению показаний датчика температуры и соответствующему занижению показаний датчика влажности воздуха.

Чтобы этого избежать, надо снизить частоту опроса. Установите параметр Читать не чаще (мс) в значение 60 000. Для этого перейдите в настройки устройства в веб-интерфейсе контроллера, нажмите кнопку Свойства и поставьте галочку напротив строки с названием параметра.

Так же рекомендуем отключить опрос неиспользуемых каналов, например: датчика движения, неиспользуемых ИК-команд, серийного номера, напряжения питания. Если датчики CO₂ и VOC не установлены, то их тоже можно отключить.

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
1 Stop bits Количество стоповых битов
1000 Response timeout, ms Таймаут ответа, мс

При работе через адаптер WBE2R-R-LORA параметры подключения менять нельзя, так как модуль беспроводной связи в датчике потеряет его. Если вы всё же изменили настройки, то подключите датчик по RS-485, переведите красный переключатель в положение 1 и измените настройки датчика.

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

Задержки при выполнении команд

При работе с устройством по радиоканалу необходимо учитывать особенности передачи информации по интерфейсу LoRa. Из-за наличия в пакете служебной информации и особенностей модуляции радиосигнала передача одного пакета Modbus в одну сторону занимает примерно 0.3 с. Это увеличивает время реакции устройства на команды пользователей.

Минимальное время реакции — 0.3 с. Это в случае, если драйвер без задержек отправит команду на устройство.

Максимальное время реакции при устойчивой радиосвязи — 0.9 с. Это если подача команды пользователем совпала с началом передачи другого пакета, сначала этот пакет будет передан — 0.3 с, на него будет получен ответ — ещё 0.3 с, а затем будет отправлена команда — снова 0.3 с.

Рекомендуем размещать устройство в зоне уверенной радиосвязи, то есть на таком расстоянии от контроллера, на котором количество потерянных пакетов несущественно. При нестабильной радиосвязи время реакции на команду может увеличиться. Если команда не была доставлена до устройства, то повторная отправка команды будет выполнена при следующем цикле опроса. Для датчика MSW, настроенного согласно рекомендациям, время реакции на команду может увеличиться до минуты. А если повторно отправленная команда снова не была доставлена, то и больше минуты.

Обновление прошивки и сброс настроек

Обновить прошивку датчика пока можно только подключив его по RS-485, инструкция по обновлению прошивки.

Узнать о выходе новой версии прошивки можно в Журнале изменений в прошивке. Перед обновлением сохраните банки команд, а после — 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
4.22 v4.22C/L, v4.22C/L2 - ... 10.2022 - ...
  • Первая версия, на базе MSW ревизии 4.22

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