WB-MSW v.4 Modbus Sensor
Внимание: Отображаемое название «Универсальный настенный датчик WB-MSW v.4» переопределяет ранее заданное отображаемое название «WB-MSW v.4 Modbus Sensor».
Эта страница описывает новое устройство WB-MSW v.4, описание предыдущей версии WB-MSW v.3.
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.
Является средством измерения. Номер в Госреестре средств измерений 87443-22.
Управление модулем производится с контроллера или ПК по шине RS-485 командами по протоколу Modbus RTU.
Отличие от предыдущей версии
Основные отличия WB-MSW v.3: корпус тоньше и меньше; другие форма и расположение крепёжных отверстий, а также заглушка на отверстии под кабель-канал.
Модификации
Датчик может поставляться в любой комбинации встроенных датчиков, которыми он комплектуется на производстве, докупить отдельно их нельзя.
Внимание! Светодиодные индикаторы, датчик освещённости и ИК-светодиоды физически находятся на одной плате, поэтому присутствуют или отсутствуют только одновременно.
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 – 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 |
Параметр | Значение |
---|---|
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 |
Габариты | |
Габариты | 80 x 80 x 23.6 мм (с линзой) |
Масса (с коробкой) |
80 г |
Общий принцип работы
Датчик TH
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 .
Датчик движения
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.
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.
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. При включении светодиодов убедитесь, что периодичность и длительность вспышек не равны 0, иначе светодиоды не будут работать.
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 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.
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)
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
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 |
Датчик CO2
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| Период автокалибровки в датчике WB-MSW v.4 Период калибровки можно настроить в параметре Период автокалибровки датчика CO₂. По умолчанию параметр не опрашивается, включите его опрос в настройках драйвера wb-mqtt-serial.
Автокалибровка
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.
Период автокалибровки можно изменить в настройках.
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:
- 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
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
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. При питании по длинному кабелю учитывайте падение напряжения на нем.
Монтаж на стену
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.
Как открыть корпус датчика
Представление в веб-интерфейсе контроллера WB
Выбор шаблона
Чтобы устройство появилось на вкладке Устройства в веб-интерфейсе контроллера Wiren Board, добавьте новое serial-устройство и выберите шаблон WB-MSW v.4.
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.
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
- 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.
- Настройка WB-MSW v.4 через веб-интерфейс контроллера Wiren Board
Управление техникой по ИК
Инструкция по работе с ИК-приёмопередатчиком
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.
Карта регистров
Карта регистров датчика WB-MSW v.4
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.
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.
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.4, 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 |
---|---|---|---|
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 - ... |
|
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.
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