Develict Solu ons s.r.o.

Transkript

1 , Na stezce 2124/4, Praha CZ Develict Solu ons s.r.o. Develict Solu ons s.r.o října 2016

2 Seznam obrázků 2.1 Komunikační a řídicí jednotka Akus cký tlak a jeho přepočtená hladina Skutečné provedení senzoru hluku Vyznačení důležitých čás zapouzdření senzoru hluku Detail otvoru pro odvod zkondenzované vody Komunikační a řídicí jednotka Rozměry modulu pro měření hluku info@develict.com strana 1 17

3 Seznam tabulek 2.1 Detailní informace o použité baterii Základní specifikace senzoru pro měření hluku Specifikace měření hluku Popis LoRaWAN paketu Popis záhlaví LoRaWAN paketu Seznam iden fikátorů senzorů společnos DEVELICT Solu ons s.r.o Popis servisní čás LoRaWAN paketu Popis LoRaWAN paketu pro přenos dat ze senzoru měření hluku Historie změn u senzoru měření hluku info@develict.com strana 2 17

4 Obsah 2.1 Ovládání Zapnu zařízení Vypnu zařízení Okamžitý přenos dat Signalizace Použitá baterie Senzor hluku Přehled základních parametrů Princip měření Skutečné provedení Upozornění Konstrukce přenosového paketu Záhlaví přenosového paketu Servisní datový obsah Získání hodnoty intenzity přijímaného signálu Získání hodnoty odstupu signálu od šumu Získání napěťové úrovně baterie Uživatelský datový obsah Měření hluku Komunikační a řídicí jednotka Modul měření hluku info@develict.com strana 3 17

5 1. Obecný popis DeSens je zařízení určené pro přenos dat skrze LoRaWAN síť splňující specifikaci LoRaWAN 1.0. Zařízení je určeno pro bateriový provoz a je klasifikováno jako zařízení A v infrastrukturách LoRaWAN sí 1. LoRaSens je možné pořídit v následujících modifikacích: Kombinovaný senzor teplota a vlhkost Senzor intenzity osvětlení Senzor vlhkos půdy Senzor proudění vzduchu Senzory rychlos a směru větru Senzor hluku Senzor ionizujícího záření Senzor plynu radon Zařízení DeSens je složeno ze dvou čás. První čás je komunikační a řídicí jednotka, která se stará o sběr dat ze senzoru a jejich následné odeslání skrze LoRaWAN modem do sítě. Jejímu bližšímu popisuje je věnována kapitola 2. Druhou čás je pak samotný senzor. Vlastnos jednotlivých senzorů včetně elektrických parametrů celé sestavy jsou uvedeny v kapitole 3. 1 Zařízení je kompa bilní s LoRaWAN sí provozovanou Českými radiokomunikacemi viz h ps:// info@develict.com strana 4 17

6 2. Komunikační a řídicí jednotka Na obrázku 2.1 je zobrazena deska s rozmístěním jednotlivých součástek. Jde zejména o: - anténní konektor U.FL pro připojení externí antény pro pásmo 868 MHz a impedanci 50 Ω - držák baterie velikos AA a napě m do od 2.4 do 3.6 V - pa ce pro připojení externího napájení v rozmezí 2.4 a 3.6V DC - obecná signalizace (využito dle zvolené verze senzoru) - signalizace LoRaWAN komunikace - konektor pro připojení senzoru viz typy senzorů, které jsou uvedeny v kapitole 3 - tlačítko pro ak vaci okamžitého odeslání zprávy Antenna connector Battery Quick transmission button Orange LED External power supply Sensor connector Green LED Obrázek 2.1: Komunikační a řídicí jednotka. info@develict.com strana 5 17

7 2.1 Ovládání Zapnutí zařízení Zapnu zařízení se provede vložením baterie Vypnutí zařízení Vypnu zařízení se provede vyjmu m baterie Okamžitý přenos dat Pokud je zapotřebí vyvolat okamžitý přenos aktuálně naměřených dat, postačí krátce zmáčknout spínač SW Signalizace U senzoru probíhá následující signalizace pomocí LED viz obrázek 2.1: 1. - krátké probliknu zelené diody rozsvícení oranžové diody rozsvícení zelené diody. 2.3 Použitá baterie V zařízení je použita baterie lithium/thionyl chloridová baterie (PN: LS14500). Detailní informace o použité baterii jsou uvedeny v tabulce 2.1. Pro senzory je možné použít i jiný typ baterie velikos AA, ale je nutné počítat s patřičnou změnou výdrže odpovídající spotřebě dané varianty senzoru. Tabulka 2.1: Detailní informace o použité baterii. PN LS14500 Rozsah napě 2,3 až 3,67 V Nominální napě 3,6 V Kapacita 2600 mah Maximální vybíjecí proud 50 ma Maximální špičkový proud až 250 ma Provozní teplota -20 C až 85 C info@develict.com strana 6 17

8 3. Vlastnosti senzorů 3.1 Senzor hluku Senzor intenzity hluku dokáže určit hladinu akus ckého výkonu v rozmezí 40 až 100 db bez aplikovaného akus ckého filtru Přehled základních parametrů Tabulka 3.1: Základní specifikace senzoru pro měření hluku. Napájecí napě 2,4-3,6 V Odběr během spánku 200 µa Odběr během měření 40 ma Odběr během vysílání 16@14dBm ma Vyčítací interval 5 minut 868,1 (LC1) MHz 868,3 (LC2) MHz Elektrické vlastnos 868,5 (LC3) MHz Frekvence 867,1 (LC4) MHz 867,3 (LC5) MHz 867,5 (LC6) MHz 867,7 (LC7) MHz 867,9 (LC8) MHz Data rate SF12/125 - SF7/125 khz Adap ve data rate on - Teplota -40 až 85 C Provozní podmínky Vlhkost 100 %RH Kry IP Princip měření Princip měření hluku vychází z normy ČSN , Dle které se zjišťuje efek vní hodnota aperiodického akus ckého signálu. Detektor pracuje v tzv. SLOW režimu, kdy samotné snímání probíhá 1 sekundu. Při snímání není použitý žádný akus cký filtr. info@develict.com strana 7 17

9 Tabulka 3.2: Specifikace měření hluku. Intenzita hluku Hladina akus ckého db(z) tlaku Šířka pásma Hz Chyba měření Chyba mikrofonu - ± 3 - db Výstupní úroveň změřené hladiny akus ckého tlaku je udávána v db(z), kde Z je informace o použi resp. nepouži akus ckého filtru. Typické hodnoty úrovně hladiny akus ckého tlaku jsou uvedeny na obrázku 3.1. Obr. 3.2: Akustický tlak a jeho přepočtená hladina Obrázek 3.1: Akus cký tlak a jeho přepočtená hladina. Obrázek získán ze studijních textů publikovaných na stránkách h p://ufmi..utb.cz/index.php?page=env_fyzika. 3.2 Vzájemná souvislost základních decibelových veličin Souvislost hladiny intenzity zvuku a hladiny akustického tlaku Dosadí-li se vztah (2.35) pro intenzitu zvuku do rovnice (3.3), potom platí: 2 info@develict.com p strana 8 17 I ρ c p ρ 0 c0 L I = 10 log = 10 log = 20 log + 10 log 2. (3.4) I p p ρ c 0 0 0

10 3.1.3 Skutečné provedení Obrázek 3.2: Skutečné provedení senzoru hluku. strana 9 17

11 3.1.4 Upozornění Pro správné měření je nutné, aby byl vždy mikrofon nasměrován do zájmové oblas viz bod na obrázku 3.3. A C B Obrázek 3.3: Vyznačení důležitých čás zapouzdření senzoru hluku. Bod - mikrofon, Bod - otvor pro odtok zkondenzované vody, Bod - zavírací šrouby. Senzor je nutné nainstalovat takovým způsobem, aby otvor pro odvod zkondenzované vlhkos byl vždy umístěn směrem dolů viz bod na obrázku 3.3. V případě potřeby lze pomocí šroubků viz bod demontovat horní kryt krabice a pootočit jej tak, aby otvor směřoval vždy dolů. Obrázek 3.4 pak ukazuje detail otvoru pro odvod zkondenzované vody. Odvod kondenzátu Obrázek 3.4: Detail otvoru pro odvod zkondenzované vody. info@develict.com strana 10 17

12 4. Přenos dat - uplink Kapitola popisuje členění a obsah komunikačních paketů putujících ze senzoru do LoRaWAN sítě (směr uplink). V této kapitole jsou uvedeny informace platné pro všechny senzory vyvíjené společnos DEVELICT Solu ons s.r.o. viz seznam v tabulce Konstrukce přenosového paketu Popis paketu pro směr uplink 4.1: - info o typu paketu/senzoru detail viz tab servisní záhlaví viz datová část paketu viz 4.4. Veškerá vícebajtová pole jsou ukládána ve formátu. Tabulka 4.1: Popis LoRaWAN paketu. Header Service Payload Data Payload 4.2 Záhlaví přenosového paketu Popis záhlaví přenosového paketu ve směru uplink viz 4.2: - rezervováno pro budoucí použi. - iden fikátor přenášené informace resp. iden fikátor přenášených dat viz tabulka 4.3. Tabulka 4.2: Popis záhlaví LoRaWAN paketu. Reserved Reserved Reserved Sensor ID info@develict.com strana 11 17

13 Tabulka 4.3: Seznam iden fikátorů senzorů společnos DEVELICT Solu ons s.r.o. 0x00h x01h Temperature 2B - 0x02h Humidity 2B - 0x03h Temperature/Humidity 2B+2B Sensor: HTU21D(F) 0x04h Illuminance 2B Sensor: APDS x05h Soil Moisture 2B - 0x06h Radia on 2B+2B+2B Sensor: DEVELICT KID 0x07h Radon 2B+2B Sensor: RD200M 0x08h Air Flow 2B+2B Sensor: Wind Sensor Rev. C 0x09h Meteo Sta on 2B+2B - 0x0Ah Noise Detector 2B - 0x0Bh x0Ch x0Dh x0Eh x0Fh x10h x11h x12h x13h x14h x15h x16h x17h x18h x19h x1Ah x1Bh x1Ch x1Dh x1Eh x1Fh x20h info@develict.com strana 12 17

14 4.3 Servisní datový obsah V servisní čás paketu jsou k dispozici informace o stavu komunikačního rozhraní a napěťové úrovně použité baterie. Význam jednotlivých bajtů je následující: - úroveň přijímaného signálu (Received Signal Strength Indica on). - odstup signálu od šumu (Signal To Noise Ra o). - informace o napěťové úrovni baterie. Tabulka 4.4: Popis servisní čás LoRaWAN paketu. RSSI SNR Ba ery Získání hodnoty intenzity přijímaného signálu Hodnota úrovně přijatého výkonu je udávána v jednotkách dbm. Pole má velikost 1B a obsahuje znaménkové dekadické číslo reprezentované jeho hexadecimální hodnotou. RSSI může nabývat rozsahu -128 až 127 dbm. Pokud není RSSI dostupné 1, je zapsána hodnota 255 (0xFF) Získání hodnoty odstupu signálu od šumu RSSI = RSSI (10) (4.1) Hodnota odstupu signálu od šumu je udávána v jednotkách db. Pole má velikost 1B a obsahuje znaménkové dekadické číslo reprezentované jeho hexadecimální hodnotou. SNR může nabývat rozsahu -128 až 127 db 2. Hodnota 0 db je tedy na úrovni (0x80). Pokud není SNR dostupné, je zapsána hodnota (0xFF). Informace o SNR je měřena z posledního řádně přijatého paketu Získání napěťové úrovně baterie SNR = SNR (10) 128 (4.2) Hodnota aktuálního napě napájecí baterie udávaná v mv. Pole má velikost 2 B a hodnota napěťové úrovně baterie je uložena v její hexadecimální podobě. Pro získání údaje ve voltech je nutné provést následující transformaci: Battery = Battery (10) 1000 Bližší informace o použité baterii a jejich vlastnostech jsou uvedeny v kapitole 2.3. (4.3) 1 Senzor RN2483 získání hodnoty RSSI neumožňuje a k dispozici je jen informace o aktuálním RSSI ve směru uplink. 2 Hodnota SNR je aktualizována jen tehdy, pokud je odeslaná zpráva vyžadující potvrzení nebo je přijata datová zpráva ze směru downlink. A to vždy se zpožděním jednoho přenosu. info@develict.com strana 13 17

15 4.4 Uživatelský datový obsah Měření hluku Hodnoty ze senzoru pro měření hluku jsou uloženy ve 2 B poli viz tabulka 4.5. Aktuální hodnota hladiny akus ckého tlaku je označena jako Noise a je udávána v jednotkách db(z). Tabulka 4.5: Popis LoRaWAN paketu pro přenos dat ze senzoru měření hluku. Header Service Payload Data Noise Pro získání hodnoty v jednotkách db(z) je nutné 2 B hexadecimální hodnotu převést na dekadické číslo a následně vydělit číslem 100 viz následující transformace: Noise = (Data Noise) (10) 100 (4.4) info@develict.com strana 14 17

16 5. Rozměry 5.1 Komunikační a řídicí jednotka Rozměry komunikačního modulu LoRaWAN technologie: 63 mm D x 58 mm Š x 20 mm V Tloušťka DPS: 1,6 mm Obrázek 5.1: Komunikační a řídicí jednotka. info@develict.com strana 15 17

17 5.2 Modul měření hluku Rozměry modulu pro měření intenzity hluku: 58 mm D x 18 mm Š x 5 mm V Tloušťka DPS: 1,6 mm Obrázek 5.2: Rozměry modulu pro měření hluku. info@develict.com strana 16 17

18 6. Historie změn Tabulka 6.1: Historie změn u senzoru měření hluku Zbyněk Kocur Výchozí verze dokumentu Zbyněk Kocur Výchozí verze dokumentu info@develict.com strana 17 17