Systém ekonomického rádiového měření teploty a vlhkosti Vysílače řady TTX-A a přijímače řady TRX-A

Transkript

1 Systém ekonomického rádiového měření teploty a vlhkosti Vysílače řady TTX-A a přijímače řady TRX-A Systém se sestává z miniaturních bateriových rádiových vysílačů a přijímače 433MHz s výstupním sériovým portem RS232, ze kterého jsou v jednoduchém univerzálním textovém formátu posílána data do nadřízeného systému. Přijímač je určen pro příjem dat z více rádiových vysílačů. Vysílače jsou dodávány v provedení miniaturní desky tištěného spoje určené pro zástavbu do libovolného krytu estetické kryty pro povrchovou montáž na zeď, do krabice KU68, pod nevyužitý vypínač, do rozvaděčů apod. TTX-A TTX-A TTX-AH APLIKACE A PŘÍNOSY: Ekonomické měření teploty z více měřících míst se snadným umístěním Velmi rychlé a dočasné nasazení pro ověření tepelných poměrů a průběhů Snadné umístění do široké škály krytů- designových pro interiéry i průmyslových Snadná instalace do hotových interiérů Ekonomické měření vlhkosti na více měřících místech v rozšířeném provedení vysílače Doplnění měření k stávajícím automatizačním a měřicím systémů PC, MaR (Foxtrot, Control4 ) Velmi dlouhý dosah (až 200m) zajišťující pokrytí celého objektu (díky možnosti prodlužování antén) Ekonomické měření počtu impulsů - odběrů a spotřeb Snímání stavu dvoustavových vstupů Přijímač TRX-A Vysílač TTX-A Vysílač TTX-A (zkrácený) V.Doc

2 OBJEDNACÍ KÓDY Označení Popis TRX-A Přijímač rozhraním RS-232 Přijímač s rozhraním USB (v přípravě) Přijímač s rozhraním Ethernet (v přípravě) TTX-A Vysílač s měřením teploty, čítačem impulsů a bin. vstupem TTX-AH Vysílač s měřením teploty, vzdušné relativní vlhkosti, čítačem impulsů a bin. vstupem Vysílač s měřením teploty, úrovně osvětlení (externí čidlo) v přípravě Obsah APLIKACE A PŘÍNOSY:... 1 OBJEDNACÍ KÓDY... 2 PŘIJÍMAČ... 3 PŘIPOJENÍ PŘIJÍMAČE K SÍTI LAN/WAN (Ethernetu/WiFi)... 3 VYSÍLAČ... 4 NASTAVENÍ VYSÍLAČE... 6 KOMUNIKAČNÍ PROTOKOL SYSTÉMU... 6 APLIKAČNÍ POZNÁMKY... 7 PŘÍKLADY INSTALACE A MOŽNÉHO VZHLEDU KRYTŮ... 8 SEZNAM STANDARDNÍCH A ZAKÁZKOVÝCH TYPŮ VYSÍLAČŮ

3 PŘIJÍMAČ Je vybaven jednosměrným sériovým portem RS232. Standardně jsou osazeny signály GND a TxD. Konektor sériového portu Cannon DB9 Female/samice (přijímač je zařízení typu DCE) Nastavení sériového portu 9600, 8, N, 1 RF ISM pásmo 433 MHz Rozsah pracovních teplot +5 až +40 C Pracovní prostředí vnitřní bez kondenzace Krytí IP 00 deska tištěného spoje Indikátory -červená LED 2 - v normálním provozu slabě svítí (přítomno napájení) -červená LED 3 - blikne silně vždy při příjmu zprávy Ovládací tlačítka Tlačítko RESET Rozměry +Instalace V x Š x D - 17 x 89 x 51mm, na desce přijímače jsou 4 upevňovací otvory o průměru 3mm v rozteči 30x82mm Anténa Standardně je dodávána drátová anténa (izolované lanko) 17,5cm upevněná k desce plošného spoje, pro zvýšení dosahu je možno anténu prodloužit cca 4 až 8 x o násobky délky 17,5cm. Napájení 5V ss, odběr 38mA Napájení 5V se přivádí přes USB konektor typu B nebo pájecí plochy. Pro napájení z PC, nebo řídicích jednotek Control4 stačí USB kabel s konektory typu A a B. Připojovací bod ext. napájení 0V (GND) (vedle popisu C8) Připojovací bod ext. napájení +5V (nad popisem X6) Přijímač verze FW (verze ke dni ) Podporuje vysílače dev001 až 004 a upravuje formát textového výstupu příslušně pro každý typ. LED1 indikuje přítomnost napájení LED2 indikuje funkční (zapnutý) RF modul (ready to receive) LED3 indikuje krátkým bliknutím řádný příjem dat a dlouhým svitem chybu v přijatých datech (rušení, kolize paketů). Indikace chyby je vynulována přijetím dalšího paketu se správným formátem. LED4 je rezervována pro příští funkce. Přijímač podporuje na sériovém portu následující příkazy: '?' vypíše seznam všech (jednopísmenových) příkazů, které podporuje 's' vypne RF přijímač (zhasne LED2) a přejde do režimu komunikace a nastavení po RS232. RF přijímač je vypnut proto, aby nerušil nastavování zobrazováním dat přijatých z vysílačů. 'S' identický jako 's', ale neodesílá žádné textové potvrzení o prováděných činnostech. Povel 's' je určen pro manuální nastavování a 'S' pro automatizované nastavování. Například pro zjištění verze FW je v režimu 's' odpověď "Firmware version: " a v režimu 'S' odpověď 'v' zobrazí verzi FW přijímače 'e' nebo 'q' ukončí režim nastavování a zapne RF přijímač 'd' zobrazí DEV hodnoty a parametry zařízení, které jeho verze FW podporuje a jejich popis PŘIPOJENÍ PŘIJÍMAČE K SÍTI LAN/WAN (Ethernetu/WiFi) Pro připojení přijímače ve verzi s rozhraním RS232 k IP síti, použijte libovolný vhodný terminálový server (převodník RS232/IP) např. Lantronix UDS1100, GNOME 232 apod. 3

4 VYSÍLAČ Zajišťuje jednosměrný přenos naměřených hodnot od vysílače k přijímači. Počet vysílačů, pracujících s jedním přijímačem je závislý na (konfigurovatelné) periodě odesílání informací. (max. cca 100), viz aplikační poznámka na konci dokumentu. Kolize při současném vysílání více vysílačů je ošetřena náhodnými korekcemi základního odesílacího intervalu. Přenášená data nejsou šifrována. Dosah Rozsah měřených teplot Přesnost měření teploty Rozsah pracovních teplot Anténa v otevřeném terénu až 200 metrů, dle antény a rádiového pozadí. -20 C až 60 C s interním sensorem -50 C až +120 C s přídavným sensorem lepší než 2% s interním sensorem -20 až +60 C pro elektroniku (pozor na omezení dle možností baterií!) Standardně je dodávána drátová anténa (izolované lanko) 17,5cm upevněná k desce plošného spoje, pro zvýšení dosahu je možno anténu prodloužit cca 4 až 8 x o násobky délky 17,5cm. Nastavení Perioda vysílání nastavitelná propojkami. Možnosti nastavení jsou: 2 min, 5 minut a 10 minut. Při nastavení intervalu 10 minut vysílač automaticky přejde na vysílání v intervalu 2 minut, pokud dojde k větší změně teploty než 2 C za 10 minut. Po zpomalení změn teploty se přepne zpět na desetiminutový interval. Rozměry V x Š x D Standardně dodávané provedení 29 x 32 x 74mm, deska tišt. spoje s držákem na baterii (standardní délka) Na desce jsou 4 upevňovací otvory o průměru 4mm v rozteči 16x66mm. Možnost úpravy při instalaci (viz dále), V x Š x D 9 x 28 x 58mm, jen deska tišt. spoje bez držáku baterií (zkrácená délka) 9 x 28 x 74mm,deska tišt. spoje bez držáku baterií (standardní délka) 29 x 32 x 58mm, jen deska tišt. spoje s držákem a baterií (zkrác. délka) Pracovní prostředí vnitřní, bez kondenzace Krytí IP 00 deska tištěného spoje Indikátory 1x červená LED Při běžném provozu při přítomnosti napájení bliká slabě jednou za 4-5 s Blikne silně vždy při vysílání (dle nastaveného intervalu) Napájení Minimální napětí, při kterém je vysílač ještě schopen provozu je 2,5 V. Přibližně od 2,7 V je ale nutno počítat s menším vysokofrekvenčním výkonem vysílače což je vhodné zohlednit u instalací v místech se ztíženými podmínkami pro šíření radiového signálu Vysílač je standardně napájen jednou baterií velikosti AA, umístěnou v pružinovém držáku přímo na desce. Doporučovány jsou buď lithium-iontové nabíjecí akumulátory řady 14500, případně primární lithiové články velikosti AA o jmenovitém napětí 3,6 V. Například nabíjecí LiIon článek 3,6V (14500, 18650), primární lithiové baterie CR2032, alkalické baterie běžných velikostí, 3 sériově zapojené NiCd či NiMH články apod. Primární lithiové články jsou vhodnější v případě instalace vysílače do prostředí, ve kterém lze dlouhodobě očekávat velmi nízké teploty. Po připojení napájecího zdroje dojde automaticky k zapnutí vysílače. Obvod je zabezpečen proti chybnému vložení (přepólování) baterie. V případě potřeby a je možno vysílač v provedení TX-T-EP napájet i externím stejnosměrným napětím v rozmezí 5 až 30 V, připojeným k příslušným bodům na desce. POZNÁMKA: Na dvě 1,5 V baterie s kapacitou 2600 mah vydrží vysílač pracovat cca 3 roky při odesílání informací v intervalu 2 minut. Při prodloužení intervalu se výdrž zvýší. Při časté aktivaci binárních vstupů se může naopak snižovat. Informace o stavu baterie je vysílána společně s ostatními údaji. BATERIE NENÍ SOUČÁSTÍ DODÁVKY! 4

5 Binární vstupy Univerzální binární vstupy na dolní straně desky jsou pájecí plochy označené jako D0..7 a A0..2. Dle verze firmware (viz příloha) jsou aktivní jako binární vstupy a interní čítače impulsů. Parametry viz příloha typy vysílačů. Teplotní snímač v provedení SMD je umístěn na desce plošného spoje. Dle verze je vysílač vybaven snímačem teploty, vlhkosti a snímačem úrovně okolního osvětlení. Externí čidla Je-li to potřeba, je k dispozici zakázková verze s doplněným ještě jedním externím teplotním čidlem. Na odlamovací části plošného spoje (pod baterií) jsou připraveny i plošky pro připojení externího snímače. Na tyto plošky je možno osadit buď šroubovací svorky, nebo je k nim možno přímo připájet vodič k externímu snímači. Přenos informací od čidla je digitální (I2C), délka kabelu tedy není kritická - pokusně ověřena je délka 10 metrů (kabelu AWG 24), která by měla být dostatečná pro většinu aplikací. Místo originálního čidla je možno připojit i jeho ekvivalent v odlišném mechanickém provedení, např. pro účely měření teploty kapalin. Je-li osazeno externí čidlo, vestavěné čidlo na desce dál normálně pracuje a vysílač hlásí připojenému přijímači obě hodnoty. Je možno osadit i jiný než teplotní snímač, komunikující po sběrnici I2C - např. vlhkoměr, detektory koncentrace různých plynů apod. Adresa Každý modul má už z výroby přiřazeno unikátní sériové číslo o délce 3 bytů, které používá jako identifikátor adr ve všech datových zprávách, které posílá. Konkrétní adresa každého kusu vysílače je vyznačena binárně v malé tabulce 8x3 polí na desce plošného spoje na straně u + pólu baterie. Po instalaci není potřeba vysílač ani přijímač ladit, párovat apod. Každý přijímač vždy přijímá informace ze všech vysílačů, jejichž signál se podaří zachytit. Výběr dat ke zpracování musí být implementován v nadřazeném systému. Instalace + úpravy Vysílače jsou standardně dodávány v rozměru 29 x 32 x 74mm - standardní délka desky tištěného spoje s instalovaným držákem na baterii rozměru AA (tužková). Upevňují se buď pomocí uchycovacích otvorů, nebo oboustrannou samolepicí páskou Dle potřeby je možno zkrátit délku vysílače o cca 18mm (2x9m) odříznutím konců s upevňovacími otvory. Zkrácení proveďte opatrným odříznutím plochy tištěného spoje, která není pokrytá mědí viz obr. Pro významné snížení celkové instalační výšky vysílače na 14mm i s baterií, je možno odehnout nebo odpájet standardní držáky baterie a připojit typ baterie s vývody viz obr. 5

6 NASTAVENÍ VYSÍLAČE Perioda vysílání je nastavitelná propojkami. Pozice propojek/jumperů pro nastavení periody odesílání měřených hodnot v minutách. Indikační LED FUNKCE VYSÍLAČE Vysilače po zapnutí zasvítí indikační LED na 2 sekundy a následně indikuje periodu vysílání blikáním podle nastavení jumperů: 1x-1 minuta, 2x-2 minuty, 3x-5 minut, 4x-10 minut + při změně o 2 min 2 C. Po připojení napájení bliká na vysílači LED každých 4-5 sekund slabě. Silně blikne při vysílání. Změny v nastavení jumperů se automaticky přenášejí do nastavení časovače vysílání, takže není třeba vysílač restartovat vyjmutím baterií. Při nastaveni intervalu vysílání 10min (oba jumpery směrem k teplotnímu snímači) a následném připojení napájení vysílač zabliká 4x, a na minutu aktivuje diagnostický režimu pro nastavení citlivosti volitelného optického snímače impulsů (např. z elektroměru) připojeného na vstupu čítače. Po dobu aktivního diagnostického režimu kopíruje indikační LED vysílače stav binárního vstupu příslušejícího čítači. Díky tomu je možno nastavit umístění a citlivost optického snímače snímajícího blikání LED elektroměru. Při správném nastavení bliká LED na vysílači stejně jako LED na elektroměru. Po uplynutí minuty vysílač opět 4x zabliká a přejde do standardního režimu. Více o verzi s optickým snímačem impulsů z LED elektroměru viz příloha. KOMUNIKAČNÍ PROTOKOL SYSTÉMU Datový paket se skládá z dvojic název=hodnota, oddělených čárkou. Obsah datového paketu závisí na typu vysílače, který je v paketu vždy indikován parametrem dev v rozsahu od 000 a výše. Kromě standardních systémových údajů závisí počet předávaných parametrů na typu vysílače,- např. jedna nebo dvě teploty, vlhkost, počet použitých binárních vstupů, počet čítačů Po připojení napájení přijímač odešle zprávu o délce 5 byte (zakončenou CR a LF) o úspěšné inicializaci ve formátu: init; Příklad datového paketu odesílaného z portu RS232 po přijetí zprávy z vysílače typu 001: rid=00045,dev=001,adr= ,tmp= ,bat=3.60,cnt=00000,d7=1,num=

7 Popis parametrů Nadřazenému systému je vždy předáván paket se všemi dvojicemi název/ hodnota. Parametr Popis rid Pořadové číslo odesílaného hlášení, generované přijímačem. Při každém odesílání paketu nadřízenému zařízení je tato hodnota zvyšována o jedničku. Nadřízený systém může tuto hodnotu použít pro detekci vynechaných paketů např. při přerušení sériového spojení, nebo nekvalitní rádiové trase. Maximální hodnota je 65535, po jejím dosažení se začíná od nuly. dev Kód typu zařízení. Hodnota v intervalu 0 až 255 je typu vysílače přidělována výrobcem. Viz příloha seznam standardních a zakázkových typů. adr Jedinečná adresa vysílače, nastavovaná při výrobě (24bit). tmp Naměřená teplota prvního snímače ve stupních Celsia. Přesnost 2 desetinná místa, jako oddělovač je použita tečka. humr Naměřená relativní vlhkosti vzduchu v %, hodnota je vypočítána z naměřené vlhkosti a kompenzována dle aktuální naměřené teploty (jen hodnota bez jednotek) huma Naměřená absolutní vlhkosti vzduchu (jen hodnota bez jednotek) lgh Naměřená úroveň okolního osvětlení. V přípravě. dx Digitální vstupy x=0 až 7. Pro standardní provedení s jedním vstupem je to např. D7. Hodnoty vstupu nabývá hodnoty 0 a 1 bat Napětí baterie. Hodnota napětí ve voltech (použitelné minimum je cca 2.7V) num Pořadové číslo odesílaného hlášení pro daný vysílač. Postupně opakovaně nabývá hodnot od 0 do 255. Tato hodnota je (na rozdíl od rid) generována vysílačem. cnt Hodnota počtu impulsů načtených ze vstupu daného čítače. Nuluje se vypnutím. Rozsah Příklady pozice údaje v paketu 5 až 9 pořadové číslo rid kolikátý paket přijatý přijímačem, cyklicky se zvyšuje , 5 číslic 15 až17 kód/typ vysílače dev 3 číslice 23 až 31 ID vysílače - adr 9 číslic Další data dle typu vysílače (viz příloha s typy vysílačů) x CR (hex 0D) 1 znak, předposlední x+1 LF (hex 0A) 1 znak, poslední APLIKAČNÍ POZNÁMKY Maximální doporučený počet současně pracujících vysílačů: Jedno vysílání trvá jen cca desítky milisekund a při volbě času vysílání se vkládá (pseudo)náhodná odchylka plus minus půl minuty, která prakticky zajišťuje, že i v případě kolize se tato nebude opakovat při příštím cyklu. 20 sensorů je naprosto bezpečná hodnota počtu vysílačů v jedné lokalitě. Při postupném spouštění vysílačů a použití delších intervalů než 2 min, jich lze provozovat cca sto. Počet použitelných vysílačů závisí i na požadované spolehlivosti příjmu a rádiovém pozadí (rušení, provoz ostatních rádiových systémů) v použitém pásmu 433MHz. Vždy proveďte ověřovací měření!!! Případné rušení a kolize paketů se projeví opakovaným delším svitem indikační LED3. Pro zajištění dosahu a spolehlivého příjmu: Umisťovat jeden přijímač na každé patro budovy velikosti RD v případě nejistoty o prostupnosti materiálů stěn, nebo když nejde dát jeden přijímač do vhodného místa ve středu budovy. 7

8 Je doporučeno vždy, když je to možné, prodloužit anténu přijímače na 4násobek základní délky, popřípadě dle možností prodloužit antény vysílačů. Neumisťovat vysílače a přijímač vedle velkých kovových předmětů. Indikace stavu baterie číslem v paketu pro stav "Čas na výměnu" a "Kritický": Minimální napětí, při kterém je možno vysílač ještě použít je závislé na podmínkách. Přibližně od 2,5 V už klesá výstupní výkon a příjem bude či nebude fungovat podle toho, jaké jsou podmínky pro šíření RF signálu - v otevřeném terénu ano, v zástavbě ne. Při používání dobíjecích LiOn baterií je obvykle nastaveno jako "čas na výměnu" napětí 2,9 V a jako absolutní minimum 2,75 V, to je limit stanovený kvůli tomu, aby byly dobíjecí baterie provozovány v optimálním provozním režimu. Zařízení bude ještě pracovat i pod tímto napětím. Verze vysílače s měřením vlhkosti Vysílač v modifikaci TTX-AH, vysílač měří kromě teploty i vlhkost. Datový paket odesílaný přijímačem obsahuje parametry absolutní vlhkosti naměřené a relativní vlhkosti kompenzované dle hodnoty naměřené teploty. Snímač reaguje na změnu vlhkosti velmi rychle, řádově v sekundách. Vstup čítání impulsů Vysílače ve verzi s počítáním impulsů na vstupu mohou být vybaveny externím kontaktem nebo externím optickým snímačem na připojovacím kabelu délky cca 10cm. Optický snímač dokáže pracovat s červenou, oranžovou, žlutou, zelenou a modrou LED, popřípadě je možno připojit impulsní výstup typu S0. Připojení a nastavení samostatný dokument. Počitadlo impulzů je v parametru cnt. Vnitřní čítač se při odpojení napájení vynuluje!! PŘÍKLADY INSTALACE A MOŽNÉHO VZHLEDU KRYTŮ Instalace v krytu stmívače ABB SOLO, upevnění oboustrannou samolepicí páskou Instalace v krytu stmívače ABB ALPHA NEA 8

9 Instalace v krabici KU68 (po zkrácení PCB vysílače) Kryt krabička s průduchy CERTIFIKACE Vysílače jsou osazeny standardními certifikovanými moduly pro provoz ve volně využitelné části ISM pásma UHF 433,92MHz (případně jiném ISM v zakázkové verzi). SEZNAM STANDARDNÍCH A ZAKÁZKOVÝCH TYPŮ VYSÍLAČŮ (ke dni aktualizace návodu) Typ vysílače TTxA 001 teplota ze snímače na desce vstup čítače na vstupu D4 vstup do procesoru bez zdvihacího odporu, aktivní úroveň přizemněním =L, klidová úroveň =H bin vstup D7, vybaven zdvihacím odporem, aktivní úroveň přizemněním = L, klidová úroveň = H = cca napájecí napětí Příklad výstupního paketu: rid=00208,dev=000,adr= ,tmp= ,bat=3.65,cnt=00000,d7=0,num=119 Typ vysílače TTxAH 002 teplota ze snímače na desce relativní vlhkost z externího snímače teploty vstup čítače na vstupu D4 vstup do procesoru bez zdvihacího odporu, aktivní úroveň přizemněním =L, klidová úroveň =H bin vstup D7, vybaven, zdvihacím odporem aktivní úroveň přizemněním = L, klidová úroveň = H = cca napájecí napětí. Příklad výstupního paketu: rid=00002,dev=002,adr= ,tmp= ,humr=063.5,huma=063.4,bat=3.61,cnt=00000,d7=0,num=018 Typ vysílače TTxA 003 teplota ze snímače na desce teplota z externího analogového snímače teploty (tmp2)v provedení TO92 vstup čítače na vstupu D4 vstup do procesoru bez zdvihacího odporu, aktivní úroveň přizemněním =L, klidová úroveň =H bin vstup D7, vybaven zdvihacím odporem, aktivní úroveň přizemněním = L, klidová úroveň = H = cca napájecí napětí Příklad výstupního paketu: rid=00197,dev=003,adr= ,tmp= ,tmp2= ,bat=3.63,cnt=00002,d7=1,num=

10 Typ vysílače TTxA 004 (V PŘÍPRAVĚ) teplota ze snímače na desce teplota z externího digitálního snímače teploty (tmp2) na odlamovací destičce vstup čítače na vstupu D4 vstup do procesoru bez zdvihacího odporu, aktivní úroveň přizemněním =L, klidová úroveň =H bin vstup D7, vybaven zdvihacím odporem, aktivní úroveň přizemněním = L, klidová úroveň = H = cca napájecí napětí Příklad výstupního paketu: rid=00197,dev=004,adr= ,tmp= ,tmp2= ,bat=3.63,cnt=00002,d7=1,num=