Универсальный датчик WB-MS v.2
This is the approved revision of this page, as well as being the most recent.
Эта страница описывает новое устройство WB-MS v.2, описание предыдущей версии WB-MS v.1.
Страница описывает последнюю ревизию устройства с последней stable-прошивкой. Если прошивка вашего устройства старая, обновите ее по возможности (см. Обновление прошивки).
Назначение
WB-MS v.2 — комбинированный цифровой датчик. Датчик поддерживает измерения температуры, влажности, освещённости и концентрации летучих органических веществ (VOC) и подключение внешних цифровых датчиков типа DS18B20. На каждый вход можно подключить до 20 датчиков. Также каждый цифровой вход можно использовать для счета и детектирования нажатий — работа с импульсными выходами устройств, кнопками и выключателями.
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 20 внешних цифровых датчиков температуры DS18B20 на каждый вход |
| Клеммники и сечение проводов | |
| Рекомендуемое сечение провода с НШВИ | 0.35 – 1 мм2 — одинарные, 0.35 – 0.5 мм2 — сдвоенное обжатие |
| 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
Индикация
В модуле есть индикатор, который поможет определить его состояние без подключения к контроллеру:
- S (зеленый) — статус обмена по Modbus: загорается при подаче низковольтного питания на модуль и мигает в момент опроса по шине RS-485. В устройствах с включенными событиями Быстрого Modbus ⚡ индикатор мигает более часто чем при стандартном опросе по очереди, так как опрос событий происходит быстрее. В режиме загрузчика мигает с периодом 1 секунда. При загрузке новой прошивки — часто мигает.
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 позволяет высушивать конденсат, образующийся при повышенной влажности. Нагреватель можно включить однократно (на 1 секунду) с помощью веб-интерфейса либо записью 1 в coil-регистр 2.
Для устройств с датчиком Sensirion SHT40
Нагреватель автоматически включается на 1 секунду при влажности более 95%.
Режим очистки датчика Доступно c версии прошивки 4.35.0 Чувствительный элемент датчика может подвергаться загрязнению парами органических веществ, что приводит к увеличению погрешности датчика. Например, это возможно при проведении лакокрасочных работ поблизости. Если вы заподозрили, что датчик начал показывать некорректные значения влажности, рекомендуется выполнить процедуру очистки. Режим включает встроенный в датчик нагреватель в течение 1 часа, поддерживая необходимую температуру нагрева около 110°C, что удаляет адсорбированные в чувствительном элементе посторонние молекулы. Процедуру следует проводить при температуре окружающей среды от 15°C до 40°C (при температуре выше 50°C режим не включится). Во время очистки нормальное функционирование устройства прекращается - считываются только сырые значения температуры и влажности для контроля процесса.
Важно: По информации производителя датчика, срок службы нагревателя ограничен. Включайте режим очистки только тогда, когда это действительно необходимо.
Для включения режима выберите соответствующий переключатель в веб-интерфейсе устройства либо запишите 1 в coil-регистр 8. Режим отключится автоматически через 1 час. Вы можете также отключить его вручную в веб-интерфейсе либо записью 0 в coil-регистр 8. Оставшееся время очистки в секундах представлено в веб-интерфейсе и в holding-регистре 365.
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! Некоторые вещества могут повредить датчик. Например, амилнитрит и вещества подобного класса при попадании на датчик VOC вызывают сильный дрейф показаний с длительным и неполным восстановлением. Датчик VOC работает по электрохимическому принципу: VOC вещества окружающей среды вступают в химическую реакцию с материалом чувствительной керамической таблетки (восстанавливают оксиды) и изменяют электрическую проводимость. 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. Но некоторые вещества однако могут вступать в необратимую реакцию с материалом датчика и вызывать его быстрое повреждение.
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 до 20 внешних цифровых датчиков температуры на каждый вход (W1, W2). Рекомендации по построению шины 1-Wire.
Датчики температуры DS18B20 можно подключать:
- по активной схеме питания: GND датчиков к клемме GND, вывод данных к W1 или W2, питание с вывода 5V out;
- по паразитной схеме питания (не рекомендуется): выводы +5В и GND датчика DS18B20 объединены и подключены к клемме GND.
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 Веб-конфигуратор устройств Wiren Board или другое ПО, подробнее на странице Работа с Modbus-устройствами Wiren Board без контроллера. Вам понадобится 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.
Данные счетчика записываются в энергонезависимую память при изменении значения счетчика, но не чаще, чем 1 раз в 300 сек. Такой подход позволяет хранить актуальные данные счетчиков и гарантирует продолжительную работу энергонезависимой памяти.
Антидребезг
Доступно c версии прошивки 4.36.0
Для любого из входов в режиме «Счёт и распознавание нажатий» можно настроить фильтр антидребезга в параметре Время подавления дребезга. Возможные значения от 0 до 100 мс, значение по умолчанию — 50 мс.
Период опроса датчиков температуры 1-wire
Доступно c версии прошивки 4.36.0
Параметр Период опроса датчиков температуры является глобальным, то есть задает период опроса сразу всех датчиков на всех входах. Возможные значения от 1 до 60 с, значение по умолчанию — 2 с.
Подключение нескольких датчиков
Доступно c версии прошивки 4.36.0 К WB-MS v.2 можно подключить до 20 датчиков на каждый вход.
Датчики привязываются к соответствующим ячейкам по ID (уникальному ROM-коду). Если датчик не используется, его ячейка содержит 0.
Добавление новых датчиков:
- Убедитесь, что новые датчики подключены на шину. Для удобства можно отслеживать параметр Новые датчики на шине x на виджете устройства — это количество новых обнаруженных датчиков, которые будут сохранены на следующем этапе.
- Нажмите Сохранить новые датчики на шине x. Новые датчики будут сохранены в конфигурации самого устройства, но пока не будут сохранены в настройках драйвера Serial-устройств.
- Нажмите Перечитать настройки в веб-интерфейсе конфигуратора. Убедитесь, что появились ID новых датчиков в ранее свободных ячейках.
- Нажмите Сохранить настройки. Новые датчики сохранятся в настройках драйвера Serial-устройств.
После добавления датчиков в веб-интерфейсе конфигуратора можно менять местами их ID, перемещать в другие ячейки или удалять неиспользуемые датчики.
Также при включении питания WB-M1W2 выполняется сканирование шин 1-Wire и сохранение новых обнаруженных датчиков в свободные ячейки конфигурации. Это может быть удобно при настройке и использовании WB-M1W2 без Wiren Board.
При подключении только одного датчика на вход, его показания будут доступны в канале Температура на входе x и он всегда будет опрашиваться, вне зависимости от того, был ли добавлен его ID в конфигурацию. Однако при подключении нескольких датчиков на один вход в канале Температура на входе x будет ошибка, и в этом случае необходимо добавить в конфигурацию ID всех подключенных датчиков для их корректной работы.
Счёт и детектирование нажатий
Доступно c версии прошивки 4.36.0
При выборе режима Счет и детектирование нажатий, вы сможете настроить передачу счётчиков нажатий на контроллер. Как это работает, смотрите в разделе Распознавание типов нажатий.
Доступны настройки:
- Время длинного нажатия (мс) — время в мс, которое разделяет длинные и короткие нажатия. Если нажатие длится больше указанного времени, оно считается длинным, иначе — коротким.
- Время ожидания второго нажатия (мс) — время в мс, которое создает «окно» указанной длительности после завершения короткого нажатия. Если второе нажатие попадет в это окно, нажатие будет считаться двойным, иначе — одиночным.
- Время подавления дребезга (мс) — время в мс, в течение которого сигнал на входном клеммнике должен иметь неизменный уровень, после чего он будет зафиксирован и обработан алгоритмом распознавания нажатий. При работе с нажатиями, значение должно быть в 5-10 раз меньше, чем время ожидания второго нажатия.
- Период опроса для каждого счётчика — рекомендуем оставить «по умолчанию», драйвер сам разберётся с опросом.
Детектирование двойных вносит задержку на детектирование одиночных. Например, при настройке по умолчанию (300 мс) событие одиночного нажатия произойдет через 300 мс после отпускания кнопки. Если вам не нужны двойные и короткие, а затем длинные нажатия, то Время ожидания двойного нажатия нужно установить на 0 мс. Тогда событие одиночного нажатия произойдет сразу после отпускания кнопки.
Распознавание нажатий выполняется после подавления дребезга. Это означает, что при настройке Время подавления дребезга по умолчанию (50 мс) любые нажатия длительностью менее 50 мс будут игнорироваться. Точно так же это влияет на скорость реакции при отпускании кнопки: отпускание будет зафиксировано через 50 мс после фактического отпускания кнопки. Время подавления дребезга следует подбирать к конкретной кнопке таким образом, чтобы вносимая задержка была минимальной, но не было ложных срабатываний, например, двойное нажатие вместо одиночного.
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.
Температурная компенсация
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
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. Настройки, хранящиеся в памяти устройства, не пропадают при обновлении прошивки.
Инструкции:
- Обновление прошивки (видеоинструкция)
- Сброс настроек
- 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.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