WB-MSW v.4 Modbus Sensor
Эта страница описывает новое устройство WB-MSW v.4, описание предыдущей версии WB-MSW v.3.
Destination
A combined digital sensor for temperature, humidity, light levels, motion, noise level, CO2 concentration, and volatile organic compounds. Equipped with an infrared transmitter-receiver.
It is designed to control the climate in residential and office premises, for household use. The sensor is made in a plastic case and is designed for wall mounting.
Является средством измерения. Номер в Госреестре средств измерений 87443-22.
The module is controlled from a controller or a PC via the RS-485 bus using commands using the Modbus RTU protocol.
Change from previous version
Основные отличия WB-MSW v.3: корпус тоньше и меньше; другие форма и расположение крепёжных отверстий, а также заглушка на отверстии под кабель-канал.
Modifications
The sensor can be supplied in any combination of built-in sensors that it is equipped with at the factory, they cannot be purchased separately.
Attention! LED indicators, light sensor and IR LEDs are physically on the same board, so they are present or absent only at the same time.
Body painting
Разноцветных корпусов нет, но белые корпуса легко покрасить — получается неплохо, см. Покраска корпуса MSW
Specifications
| Измеряемая величина | Диапазон | Погрешность | Готовность к работе
после подачи питания |
|---|---|---|---|
| Концентрация CO2 | 400 – 10000 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) | 39 – 90 дБА | ±2 дБ | 5 сек |
| Освещённость | 0 – 145 000 лк | ±10 % | 1 сек |
| Качество воздуха
(концентрация летучих органических соединений — VOC) |
0 ppm – 60000 ppb (миллиардных долей) по этанолу | ±15 % (тип)
±40 % (макс) |
6 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 |
| Parameter | Value |
|---|---|
| Питание | |
| Напряжение питания | 9 В – 28 В постоянного тока |
| Потребляемая мощность |
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.
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 | |
| Интерфейс управления | RS-485 |
| Изоляция интерфейса | Неизолированный |
| Протокол обмена данными | Modbus RTU, адрес задается программно, заводские настройки указаны на наклейке |
| Параметры интерфейса RS-485 | Задаются программно, по умолчанию:
скорость — 9600 бит/с; данные — 8 бит; бит чётности — нет (N); стоп-биты — 2 |
| Готовность к работе после подачи питания | ~2 c |
| Температура воздуха при установленном датчике CO2 | От -10 до +50 °C |
| Dimensions | |
| Dimensions | 80 x 80 x 23.6 mm (with lens)
80 g |
General principle of operation
TH sensor
В датчике используется сенсор температуры и влажности (TH) Sensirion SHT40, который 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. Нагреватель включается автоматически при влажности более 95 %, работает 1 секунду и отключается. Если вам нужно высушить датчик датчика при других значениях влажности, запишите 1 в регистр Включение подогрева (heater) в микросхеме сенсора температуры и влажности .
Motion sensor
PIR-датчик движения обнаруживает перемещение объектов на расстоянии до 8 м с углом обзора около 100-120 градусов. Датчик 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.
С прошивки 4.31.0 значения регистров Current motion и Max Motion можно получать событиями через Быстрый Modbus — минимум задержек при любой загруженности шины. Читайте подробнее в разделе Работа по Modbus.
В системе правил можно по-разному реагировать на значения интенсивности движения. Например, настраивая пороги срабатывания для нечувствительности к домашним животным.
LED indicators and buzzer
The LED indicators are located on the same board as the light sensor and the IR transmitter, so if you did not select one of these options, you will not have indicators. The buzzer is located on the board and is available in all configurations.
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.
Turning on, frequency and duration of LED flashes are set in the web interface or in the corresponding Modbus registers. The frequency and duration are set the same for both LEDs, so when they are turned on at the same time, they will flash synchronously. When turning on the LEDs, make sure that the frequency and duration of the flashes are not 0, otherwise the LEDs will not work.
IR remote emulation
Под линзой устройства расположены ИК-приёмник для обучения и 8 ИК-светодиодов.
Подробное описание использования модуля, а также карта регистров, описаны в статье 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.
Light sensor
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.
Noise Sensor
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.
Air quality sensor (VOC)
Версии до августа 2023 года
Измерение VOC сделано на отдельном модуле с сенсором Sensiron SGPC3 (datasheet), устанавливаемом по стрелочке в специальный разъём.
Сенсор готов к работе через 6 минут после включения. До этого в регистре качества воздуха находится значение, сигнализирующее об ошибке (0xFFFF).
Используемый нами сенсор VOC содержит встроенный алгоритм самокалибровки, который срабатывает каждые 12 часов. Однако, из-за особенностей алгоритма, синхронизация показаний с двух датчиков Wiren Board может происходить значительно дольше. Не отключайте питание датчика — это сбросит значения калибровки и процесс стабилизации значений начнётся сначала.
Версии с августа 2023 года
Измерение VOC сделано на отдельном модуле с сенсором ScioSense ENS160 (datasheet), устанавливаемом в специальный разъём на плате датчика WB-MSW. Маркировка модуля VOC sensor v1.5.
Сенсор отдаёт значение VOC в ppb, а также «Индекс качества воздуха (AQI)» в виде числа от 1 до 5. Индекс качества воздуха удобно использовать в правилах, вместо анализа диапазона значений.
Показания с сенсора будут доступны сразу после включения, но датчик довольно долго выходит на рабочий режим — после первого включения датчику нужно непрерывно поработать как минимум 24 часа для самокалибровки. Однако, из-за особенностей алгоритма самокалибровки, синхронизация показаний с двух датчиков Wiren Board может происходить значительно дольше. Не отключайте питание датчика — это сбросит значения калибровки и процесс стабилизации значений начнётся сначала.
Why measure VOC
Датчик VOC не работает как детектор утечки бытовых горючих газов и совсем не реагирует на дым!
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 не реагирует на количество ароматических молекул в воздухе, поэтому его вряд ли получится использовать для включения вытяжки в санузле для устранения запаха — даже небольшая концентрация ЛОВ очень сильно пахнет, но не определяется датчиком.
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:
| AQI | Концентрация (ppb) | Уровень | Соответствие гигиеническим нормам | Рекомендации | Предельное время воздействия |
|---|---|---|---|---|---|
| 5 | 2200 - 5500 | Опасно для здоровья | Ситуация неприемлема | Подвергаться воздействию только в критических случаях / Необходимо интенсивное вентилирование | часы |
| 4 | 660-2200 | Неудовлетворительно | Серьезные претензии | Необходимо интенсивное вентилирование или проветривание, требуется поиск источников загрязнения | < 1 месяца |
| 3 | 220 - 660 | Приемлемо | Некоторые претензии | Рекомендуется интенсивное вентилирование или проветривание, требуется поиск источников загрязнения | < 12 месяцев |
| 2 | 65 - 220 | Хорошо | Без особых претензий | Рекомендуется вентилирование или проветривание | нет предела |
| 1 | 0-65 | Отлично | Без претензий | Требуемое значение | нет предела |
CO2 Sensor
Для измерения концентрации CO2 в воздухе используется недисперсионный инфракрасный (NDIR) датчик CM1106. 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.
300px|thumb|right| Calibration period in WB-MSW v.4 sensor. The calibration period can be adjusted in the CO₂ sensor calibration period parameter. By default, this parameter is not polled, enable its polling in the wb-mqtt-serial driver settings.
Autocalibration
По умолчанию 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.
The period of automatic calibration can be changed in the settings.
Forced calibration
В большинстве случаев отключение автокалибровки или принудительная калибровка не требуются — датчик показывает правильные значения без дополнительных манипуляций, но иногда без неё не обойтись:
- Нужно срочно откалибровать датчик и некогда ждать, пока сработает автоматическая калибровка.
- 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 настройках датчика, в группе Параметры воздуха :
- Если нужно отключить автоматическую калибровку, то в параметре Автокалибровка датчика CO₂ выберите отключена.
- Включите опрос регистра Значение референсного датчика CO₂ и сохраните настройки.
- 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.
- Калибровка сенсора CO2
Выбор типа сенсора
Установка референсного значения
Why is it necessary to measure 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 | |||
Assembly
Connection
Клеммный блок «V+ GND A B» с шагом 3.5 мм служит для подключения питания и управления по шине RS-485. Для стабильной связи с устройством важно правильно организовать подключение к шине RS-485, читайте об этом в статье Физическое подключение шины RS-485.
Если устройства, подключенные к шине RS-485, питаются от разных источников питания, их клеммы GND должны быть соединены, подробнее.
When powering over a long cable, consider the voltage drop on it.
Wall Mounting
.
Модуль имеет два отверстия для крепления к поверхности. Мы подготовили установочный шаблон для корпуса датчика:
- Скачайте файл WB-MSW v.4 mounting template.pdf на компьютер.
- Откройте в Acrobat Reader и при печати выберите опцию «Реальный масштаб».
Для крепления датчика выбирайте винты/шурупы с головкой диаметром около 7 мм.
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 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.
How to open the sensor housing
1. Возьмите корпус в две руки
2. Слегка надавите на обе половинки и снимите крышку
Representation in the web interface of the WB controller
Template selection
Чтобы устройство появилось на вкладке Устройства в веб-интерфейсе контроллера Wiren Board, добавьте новое serial-устройство и выберите шаблон WB-MSW v.4.
Device Management and Value Viewing
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.
Configuration
Способы настройки
- 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 отсутствует в шаблоне, его можно задать через пользовательские параметры.
- Записать настройки в Modbus-регистры модуля из консоли контроллера с помощью утилиты modbus_client.
- Eсли нет контроллера Wiren Board, используйте компьютер с преобразователем интерфейсов USB-RS485.
Мы постоянно совершенствуем наши устройства, поэтому, если вы не нашли описанных в документации настроек — обновите прошивку устройства и программное обеспечение контроллера.
- Setting up WB-MSW v.4 via the web interface of the Wiren Board controller
Air Quality Sensor
Sound Sensor
Motion Sensor
Infrared technology management
Instruction manual for the IR transceiver
Работа по Modbus
Устройства Wiren Board управляются по протоколу Modbus RTU. На физическом уровне подключаются через интерфейс RS-485.
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, или через сторонние программы.
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 |
В актуальной версии прошивки устанавливать параметр Stop bits необязательно — устройство будет работать без ошибок и в случае, когда количество стоповых битов не совпадает с настройками Modbus-мастер.
Для ускорения отклика устройств рекомендуем поднять скорость обмена до 115 200 бит/с, см. Настройка параметров обмена данными
Modbus-адрес
Каждое устройство на линии имеет уникальный адрес в диапазоне от 1 до 247. Адрес устройства, установленный на заводе, указан на наклейках, расположенных на верхней крышке и сбоку. На заводе устройствам Wiren Board 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.
Register map
WB-MSW v.4 sensor register map
Updating firmware and resetting settings
В устройствах Wiren Board можно обновлять прошивку по протоколу Modbus. Это даёт возможность устранять найденные в прошивке ошибки на месте монтажа, а иногда и добавлять новые функции, если это возможно технически.
Инструкции:
- Обновление прошивки
- Настройка параметров подключения
- Modbus-адрес: узнать, сбросить или изменить
- Обновление загрузчика
Узнать о выходе новой версии прошивки можно в Журнале изменений в прошивке.
Examples of rules
Для работы в составе «умного дома» лучше использовать определенные правила. Их можно посмотреть в статье Примеры правил
Known issues
Hardware issues/peculiarities of WB-MSW v.4, found during device operation.
Device revisions
The batch number can be found on a sticker on the side of the case or on the PCB.
| Revision | Batch | Release date | Differences from previous revision |
|---|---|---|---|
| 5.2 | v5.2B/5R/P, v5.2B/6P - ... | 08.2023 - ... |
|
| 5.2 | v5.2B/5R, v5.2B/6 | 08.2023 |
|
| 5.2 | v5.2B/4/P | 08.2023 |
|
| 5.2 | v5.2A, v5.2A/1, v5.2A/3, v5.2B/1, v5.2B/2, v5.2B/3, v5.2B/4, v5.2B/5 | 06.2023 - 07.2023 |
|
| 5.2 | v5.2B/TH - ... | 05.2023 - ... |
|
| 5.1 | v5.1A - ... | 04.2023 - ... |
|
Images and diagrams of the device
Corel Draw 2018 (шрифт — Ubuntu): Файл:WB-Library.cdr.zip
Corel Draw PDF: Media:WB-MSW-v.4.cdr.pdf
Autocad 2013 DXF: Файл:WB-MSW-v.4.dxf.zip
Autocad PDF: Media:WB-MSW-v.4.pdf
Габаритный чертеж PDF: Media:WB-MSW-v.4_overall_drawing.pdf
База УГО для AutoCAD Electrical: Файл:Wirenboard-AE-base.zip