WB-MSW v.3 Modbus Sensor: различия между версиями

Материал из Wiren Board
Строка 296: Строка 296:
При креплении на потолке в жилом помещении температура будет завышена, а влажность занижена. Концентрация CO2 от высоты не зависит.  
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).
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).
Для компенсации нагрева есть регистр 245 (см. карту регистров). При работе с датчиком СО2 делается автоматическая компенсация в 0.8 °C. Так же можно использовать этот регистр для поправки температуры, например, при монтаже близко к потолку.


==== Как открыть корпус датчика ==== <!--T:31-->
==== Как открыть корпус датчика ==== <!--T:31-->

Версия 12:45, 21 марта 2021

Другие языки:


Купить в интернет-магазине

Универсальный датчик WB-MSW v.3, вид спереди
Универсальный датчик WB-MSW v.3, вид сзади. Виден список возможных опций и назначение контактов на винтовых разъёмах
Плата WB-MSW

Назначение

Комбинированный цифровой датчик температуры, влажности, освещенности, движения, уровня шума, концентрации CO2 и летучих органических соединений. Оснащен ИК-передатчиком (и приемником для обучения). Предназначен для контроля климата в жилых и офисных помещениях, для бытового использования. Исполнение: пластиковый корпус с возможностью крепления на стену. Управление модулем производится с контроллера или ПК по шине RS-485 командами по протоколу Modbus RTU.

Модификации

WB-MSW могут поставляться в любой комбинации встроенных датчиков. Часть из них выполнены съемными: температуры и влажности, освещённости, концентрации CO2, концентрации VOC. Они устанавливаются при отгрузке заказа, по запросу их можно докупить и установить самостоятельно. Остальные напаиваются при производстве.

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

Статья про датчик предыдущего поколения WB-MSW находится здесь: Датчик WB-MSW2.

Технические характеристики

Измеряемая величина Диапазон Погрешность Готовность к работе

после подачи питания

Концентрация CO2 0 – 5000 ppm (миллионных долей) 50 ppm 3 мин

(самокалибровка спустя 24 ч)

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) ±1 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 5 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
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
Габариты
Габариты 83×83×20 мм
Масса (с коробкой) 90 г

Общий принцип работы

Модули TH и VOC

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

В версии MSW v.4.9 датчик измерения температуры/влажности (TH) распаян на плате, а в v.4.8 - отдельным датчиком. При этом для более точного измерения модуль TH необходимо устанавливать в верхний левый разъем. Иначе он греется от СО2 датчика и завышает показания на 1-2 градуса.

Варианты индикации

  1. Во всех исполнениях устройства: индикатор работы и обмена данными, который виден в технологическом отверстии на нижней части корпуса. Этот индикатор не виден при установленном на стене WB-MSW v.3, но удобен при подключении и настройке устройства.
  2. Во всех исполнениях устройства: звуковой индикатор ("пищалка") для привлечения внимания. Пищалка управляется также через веб-интерфейс или Modbus-регистр.
  3. В некоторых исполнениях устройства: два светодиода, зеленый и красный, которые подсвечивают линзу на передней поверхности корпуса (см. #Светодиодные индикаторы).

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

Работа светодиодного индикатора в WB-MSW v.3

Два ярких светодиода, зеленый и красный, подсвечивают линзу на корпусе. 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. Режима постоянного свечения не предусмотрено.

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.

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 по Modbus 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.

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!

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

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.

Датчик имеет функцию автокалибровки. Измеренное минимальное значение в течении суток 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 это не так и концентрация CO2 в помещении никогда не доходит до уличной, то рекомендуем хотя бы один день хорошо проветривать помещение для калибровки датчика и после этого отключить автокалибровку (прописать 0 в регистр 95). Периодически повторяйте процедуру, чтобы датчик показывал более точные значения. В большинстве случаев отключение автокалибровки или ручная калибровка не требуются - датчик показывает правильные значения без дополнительных манипуляций.

Сразу же после установки датчик может показывать неверные значения: это может быть связано с неосторожным обращением во время транспортировки и монтажа. Через несколько дней показания датчика придут в норму, благодаря функции автокалибровки.


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

Образец монтажа и подключения WB-MSW v.3. Винтовые зажимы находятся на тыльной стороне модуля в специальном углублении (см.фото)

Модуль имеет отверстия для крепления к поверхности. Установочный шаблон для корпуса датчика: Файл:Msw3 mounting template.pdf. Для печати шаблона сохраните его, 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.

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. При питании по длинному кабелю учитывайте падение напряжения на нем.

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).

Для компенсации нагрева есть регистр 245 (см. карту регистров). При работе с датчиком СО2 делается автоматическая компенсация в 0.8 °C. Так же можно использовать этот регистр для поправки температуры, например, при монтаже близко к потолку.

Как открыть корпус датчика

Представление в веб-интерфейсе контроллера WB

Wbincludes:Setup via WEB

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.

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

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

Modbus-адрес, установленный на производстве. Слева наклейка на верхней крышке устройства, справа — на боковой стенке

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 Wbincludes:Firmware update

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
4.9.1 v4.9.1A - ... 10.2020 - ...
  • Увеличен динамический диапазон измерения уровня шума
  • Датчик температуры/влажности распаян на плате
4.8 303, v4.8A - v4.8S 01.2019 - 09.2020
  • Улучшена компоновка платы, добавлена возможность обновления прошивки.
4.7 - 10.2018 - 12.2019
  • 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