Универсальный датчик WB-MS v.2
This is the approved revision of this page, as well as being the most recent.
Эта страница о новом датчике WB-MS v.2. Про старый датчик см. страницу Универсальный датчик WB-MS v.1
Назначение
WB-MS v.2 — комбинированный цифровой датчик. Датчик поддерживает измерения температуры, влажности, освещённости и концентрации летучих органических веществ (VOC) и подключение двух внешних цифровых датчиков типа DS18B20.
Чтение данных с устройства производится по протоколу Modbus RTU с контроллера или ПК по шине RS-485. Основное назначение — использование в промышленных помещениях, серверных стойках и внутри другого оборудования.
Датчики WB-MS поставляются в различных модификациях, комплектация выбирается при заказе.
Является средством измерений. Номер в Госреестре средств измерений 87443-22.
Технические характеристики
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Питание | |
| Напряжение питания | 9 – 28 В DC |
| Потребляемая мощность |
0.1 Вт |
| Диапазоны измеряемых значений | |
| Диапазон измерения температуры | −40 – +80 °С |
| Параметры измерения температуры |
|
| Диапазон измерения относительной влажности | 5 – 95 % |
| Параметры измерения относительной влажности | разрешение: 0.1 %, погрешность: ±3 %, повторяемость: ±1 % |
| Диапазон измерения освещённости | 10 – 10000 лк, погрешность до 20 %,
спектральная чувствительность не соответствует человеческому глазу. |
| Качество воздуха (концентрация летучих
органических соединений - VOC)(версия 2) |
0 - 60000 ppb (миллиардных долей) по этанолу: погрешность: ±15 %(тип), ±40 %(макс) |
| Внешние датчики | Возможность подключения до двух внешних цифровых датчиков температуры DS18B20. |
| Клеммники и сечение проводов | |
| Рекомендуемое сечение провода с НШВИ | 0.35 – 1 мм2 — одинарные, 0.35 – 0.5 мм2 — сдвоенные провода |
| Длина стандартной втулки НШВИ | 8 мм |
| Момент затяжки винтов | 0.2 Н∙м |
| 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 |
| Условия эксплуатации | |
| Температура воздуха | От −40 до +80 °С |
| Относительная влажность | До 95 %, без конденсации влаги |
| Климатическое исполнение по ГОСТ 15150-69 | O2.1* |
| Гарантийный срок | 2 года |
| Срок службы | 5 лет |
| Габариты | |
| Габариты | 65x46x29 мм
84х46х29 мм с клеммниками |
| Ширина DIN-юнитов | ~2.5 |
| Масса (с коробкой) | 60 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, а также нагрев от установленного датчика VOC. 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 позволяет 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 освещенности
Сенсор измеряет уровень освещённости в диапазоне от 10 до 10 000 люкс. Показания индикатора линейно зависят от освещённости. Однако разброс показаний от датчика к датчику составляет до 20%, а спектральная чувствительность не такая, как у человеческого глаза.
Датчик качества воздуха (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.
Зачем измерять VOC
Летучие органические вещества (ЛОВ, VOC) — это легкоиспаряющиеся вещества, выделяющиеся в атмосферу в виде газов. ЛОВ в бытовых помещениях выделяются из мебели, материалов отделки, а также из средств бытовой химии — аэрозоли, краски, и т.п. Сильное выделение ЛОВ наблюдается в новых помещениях. Многие из выделяемых ЛОВ являются вредными для здоровья человека (подробнее про VOC).
Датчик определяет общую концентрацию летучих органических соединений косвенным методом, подробную информацию смотрите в спецификации производителя (Sensiron SGPC3, ScioSense ENS160).
Внимание! Датчик VOC не предназначен для контроля загазованности помещения любыми газами. Внимание! Датчик VOC работает по электрохимическому принципу. Это значит, что VOC вещества окружающей среды вступают в химическую реакцию с материалом чувствительной керамической таблетки (восстанавливают оксиды) и таким образом влияют на ее электрические параметры. Состав материала датчика и его режим работы подобраны так, что эта химическая реакция обратима, после окончания воздействия VOC материал обратно окисляется кислородом воздуха. Это относится к большинству веществ VOC, встречающихся в бытовом помещении. Некоторые вещества однако могут вступать в необратимую реакцию с материалом датчика и вызывать его быстрое повреждение. Например, амилнитрит и вещества подобного класса при попадании на датчик VOC вызывают сильный дрейф показаний с длительным и неполным восстановлением.
Ограничения использования датчика VOC:
- датчик VOC не предназначен для обнаружения вредных веществ в воздухе производственных помещений;
- датчик VOC слабо реагирует на малые концентрации сильнопахнущих веществ, поэтому его вряд ли получится использовать для включения вытяжки в санузле;
- датчик сильно реагирует на спирты, содержащиеся в алкогольных напитках и парфюмерно-косметической продукции.
Производителем сенсора ENS160 установлены следующие пороги допустимой концентрации VOC:
| 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 |
Примеры нестандартного применения датчика VOC:
- обнаружение испорченных фруктов и овощей на полках в продуктовом магазине;
- контроль использования санитарных растворов при уборке помещения.
Монтаж
Датчик монтируется на стандартную DIN-рейку шириной 35 мм и занимает ширину около 2.5 DIN-модуля. Датчик также имеет отверстия для непосредственного крепления к любой поверхности. Диаметр отверстий — 4 мм, расстояние между центрами — 37 мм. Расстояние между головкой крепежного винта и поверхностью (глубина) — 11 мм. 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 в статье Заземление устройств Wiren Board и подключение контактов GND и iGND.
Верхний разъемный клеммник (W1, W2. GND и 5V) служит для подключения двух внешних цифровых датчиков температуры. Датчики температуры DS18B20 можно подключать:
- по паразитной схеме питания: выводы +5В и GND датчика DS18B20 объединены и подключены к клемме GND.
- по активной схеме питания: GND датчиков к клемме GND, вывод данных к W1 или W2, питание с вывода 5V out.
В версии прошивки 4.0.0 и выше возможно также конфигурирование входов 1-Wire модуля как дискретных или счётных входов.
Модуль должен эксплуатироваться при рекомендованных условиях окружающей среды.
Представление в веб-интерфейсе контроллера WB
Выбор шаблона
Чтобы устройство появилось на вкладке Устройства в веб-интерфейсе контроллера Wiren Board, добавьте его автоматически, через поиск устройств Wiren Board на шине RS-485, или вручную, через выбор шаблона WB-MS v.2.
Управление устройством и просмотр значений
В веб-интерфейсе вы можете управлять выходами устройства и просматривать полученные с него значения. Список отображаемых каналов можно изменить через настройки устройства, доступные в настройках драйвера wb-mqtt-serial.
В таблице перечислены названия измеряемых модулем параметров и их значение. Названия параметров, которые не поддерживаются конкретным модулем, будут выделены красным.
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Temperature | Температура внутреннего датчика (в °C) |
| Humidity | Относительная влажность (в процентах) |
| Illuminance | Освещенность (в лк) |
| VOC | Концентрация летучих органических веществ в ppb |
| Input Voltage | Напряжение питания модуля |
| External Sensor 1 | Температура внешнего датчика 1 |
| External Sensor 2 | Температура внешнего датчика 1 |
| Serial | Серийный номер устройства |
Настройка
Способы настройки
- Указать параметры в веб-интерфейсе контроллера Wiren Board в разделе Настройки → Конфигурационные файлы → Настройка драйвера serial-устройств. Если у вас нет этих пунктов, проверьте уровень доступа.
- Записать настройки в Modbus-регистры модуля из консоли контроллера с помощью утилиты modbus-utils-rpc или 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.
Режимы входов
Входы W1 и W2 устройства можно сконфигурировать как счётные входы.
Режим выбирается для каждого входа индивидуально в параметре Input x. В версиях прошивки до 4.14.1 включительно, данные счетчиков срабатывания записываются в энергонезависимую память 1 раз в 600 сек.
Начиная с версии прошивки 4.15.0, алгоритм записи данных счетчика изменился. Если средняя частота срабатывания счетчиков меньше, чем 1 раз в 300 сек., то запись в память происходит с каждым изменением счетчика. Но если частота больше, то энергонезависимая память обновляется не чаще 1 раза в 300 сек. В частности, если счетчик меняется несколько раз в течение короткого времени (например в течение минуты), а потом продолжительное время не меняется (например в течение 5 часов), то после каждого изменения произойдет запись в память. Такой подход позволяет хранить актуальные данные счетчиков и гарантирует продолжительную работу энергонезависимой памяти.
Температурная компенсация
Пользовательская температурная компенсация доступна только для прошивок 4.16.16 и выше.
Прошивка датчика автоматически корректирует показания температуры и влажности, учитывая базовый нагрев платы от микросхемы питания (0.8 °C), а также нагрев от установленного датчика VOC (0.14 °C). Значения до корректировки можно посмотреть в регистрах 284 и 285.
Кроме этого, можете изменять измеренную температуру с помощью коэффициента температурной компенсации, который хранится в регистре 245. Например, при монтаже датчика близко к потолку можно занизить его показания.
Пользовательская температурная компенсация настраивается параметром Self-Heating Compensation (°C).
Прочее
Прочие параметры:
- Low-pass Filter Time Constant (ms) — время усреднения значений датчика освещённости. Увеличьте значение, если датчик реагирует на быстрое изменение освещённости, например, на тень проходящего человека.
- TH Sensor Heater Enabled — подогрев датчика температуры и влажности. Используется для разогрева микросхемы сенсора и удаления конденсата.
Настройка датчика освещённости
Управление подогревом микросхемы датчика температуры и влажности
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 корпусе устройства (на верхней крышке, сбоку или снизу). 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.
Расширение Быстрый Modbus
Начиная с версии прошивки 4.23.0 устройство поддерживает расширение Быстрый Modbus.
Быстрый Modbus добавляет стандартному протоколу Modbus новые полезные функции: быстрое сканирование устройств Wiren Board на шине RS-485 и опрос событий.
Дополнительные возможности активируются специальной командой с мастера. Поэтому устройства Wiren Board можно без проблем использовать с любым сторонним оборудованием.
Не все регистры устройства поддерживают генерацию событий, смотрите карту регистров. Регистры с событиями отмечены молнией ⚡. Подробнее читайте на странице Быстрый Modbus.
Карта регистров
Карта регистров датчиков WB-MS
Обновление прошивки и сброс настроек
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.
Начиная с версии прошивки 4.18.10 и при использовании загрузчика версии не ниже 1.2.х настройки хранящиеся в памяти модуля не пропадают при обновлении прошивки. При обновлении более ранних версий прошивки и использовании старых версий загрузчика настройки из памяти будут стерты. Чтобы не терять настройки — обновите загрузчик по инструкции Обновление загрузчика.
В памяти датчика также хранятся настройки ИК-команд, поэтому при использовании старых версий прошивки, сохраните команды с помощью скрипта, а после обновления — восстановите.
Инструкции:
- Обновление прошивки (видеоинструкция)
- Настройка параметров подключения
- Modbus-адрес: узнать, сбросить или изменить
- Обновление загрузчика
Узнать о выходе новой версии прошивки можно в Журнале изменений в прошивке.
Известные неисправности
Аппаратные ошибки/особенности WB-MS v.2, найденные при эксплуатации устройства.
Ревизии устройства
Изображения и чертежи устройства
Corel Draw 2018 (шрифт — Ubuntu): Файл:WB-Library.cdr.zip
Visio:
- Устройства Wiren Board: Файл:WB-Visio-Lib.cdr.zip.
- Щиты, автоматы, контакторы и прочее от стороннего разработчика.
Autocad 2013 DXF: Файл:WB-MS-v.2.dxf.zip
Autocad PDF: Файл:WB-MS-v.2.pdf
База УГО для AutoCAD Electrical: Файл:Wirenboard-AE-base.zip