11 minutes reading time (2250 words)

Измерение температуры котла с помощью универсального бинарного Z-Wave датчика FGBS-001 от Fibaro

Этот обзор, и одновременно проект, представляет Универсальный бинарный датчик FGBS-001 от Fibaro. Данный Z-Wave модуль имеет два беспотенциальных входа и благодаря технологии 1-Wire поддерживает подключение через цифровой вход до четырех датчиков температуры. В наши задачи входит проверить его в действии. Планируется измерять температуру котла горячего водоснабжения снизу, в центре и вверху по периметру, а также температуру воздуха в помещении с котлом. Датчики с двоичным входом будут сигнализировать об открытии двери в это помещение и о включении водонагрева.



Универсальным бинарным датчиком можно управлять с любого Z-Wave контроллера, он совместим как с обычными, так и параметрическими шлейфами сигнализации с контролем обрыва, поддерживая при этом подключение до двух датчиков сигнализации. Мы испытывали его с контроллером Mi Casa Verde VeraLite.

В коробке

Датчик поставляется в стандартной коробке (65х65х45 мм), в которой умещается само устройство и инструкция к нему. Как это видно на фото выше, устройство имеет достаточно маленький размер (27,3х14,5х12 мм). На фото хорошо различимы 4 винтовых клеммы. От модуля отходят 6 проводных выводов, по 140 мм каждый, и антенный провод длинной 80 мм. Также присутствует кнопка для включения модуля в Z-Wave сеть.

На схеме изображены контакты (провода):

ANT - антенна;
GND - синий;
TD (цифровой вход, данные) - белый;
TP - (цифровой вход, питание) - коричневый;
IN2 - зеленый;
IN1 - желтый;
GND - синий;
P (питание) - красный.

Характеристики

Устройству необходим источник постоянного тока напряжением в пределах 9-30 В. Это означает, что он может работать как на батарейках, так и через трансформатор от любой сети электропитания, что расширяет ареал его применения.

Возможности входов/выходов устройства:

- два датчика с двоичным выходом;
- 1-Wire сетевой интерфейс с подключением к Z-Wave сети до четырех датчиков температуры DS18B20;
- два беспотенциальных входа и соответствующие им два беспотенциальных выхода, работающих с нагрузок до 150 мА.

Установка и настройка

Мы подключили к модулю FGBS-001 четыре температурных датчика DS1820, как и планировалось. Датчики были установлены в отверстия теплоизоляции котла, примерно на расстоянии 55 см друг от друга, ближе к дну, посередине и ближе к верху котла.

Еще один датчик находился рядом с модулем FGBS-001, примерно на одинаковом расстоянии от пола и потолка помещения с котлом. Провода проходили через детектор двери (мы использовали герконовое реле и магнит, размещенные в двери и дверной раме).

Универсальный бинарный датчик поддерживает подключение четырех датчиков температуры Dallas 1-Wire DS18B20. Все они должны быть подключены до включения модуля в Z-Wave сеть, и если необходимо будет добавить или исключить хотя бы один температурный датчик, модуль нужно будет переподключать. Цифровой интерфейс 1-Wire поддерживает только датчики DS18B20.

 


Первым делом нужно было спаять серию датчиков температуры. Их получилось спаять на расстоянии 60 см друг от друга. Мы заизолировали контакты термоусадочными трубками во избежание коротких замыканий. Затем каждый датчик был заизолирован термоусадочной трубкой, чтобы удобнее было его проталкивать сквозь термоизоляцию котла, которая было 65 мм толщины.

На фото готовая цепь датчиков. При рабочем напряжении в 12 В модуль потреблял 11,1 мА.

Z-Wave контроллер

Перед началом работы установите последнее программное обновление для своего контроллера. При этом рекомендуется сделать резервную копию настроек.

Следующим шагом было включение устройства в Z-Wave сеть. Для этого нужно переключить контроллер VeraLite в режим добавления новых устройств, после чего быстро нажать три раза соответствующую кнопку на модуле.

После этого устройство отобразилось в пользовательском интерфейсе контроллера как четыре "_Generic IO" и два "_Motion Sensor".


Это знакомая трудность настройки и легко исправима. Для каждого устройства, отображаемого как "_Generic IO", зайдя в "Settings", затем "Advanced" и поменяв параметр "device_file" на "D_TemperatureSensor1.xml" мы получили следующий вид:


Итак, после настройки датчики показывают одинаковую температуру в 23 С, как это и должно быть. Теперь их можно устанавливать в помещении с котлом.

Но перед установкой необходимо выяснить соответствие отображения датчиков в интерфейсе котроллера реальным устройствам. Для этого достаточно подержать каждый датчик в руке, наблюдая какое из отображаемых устройств меняет температуру. Затем в "advanced settings" можно поменять имена под каждым датчиком на "Нижняя часть котла", "Середина котла", "Верхняя часть котла" и "Помещение с котлом".

Установив датчики на котел, мы зафиксировали провода изолентой, чтобы случайно их не задевать.

Установленные датчики теперь показывали следующую температуру: "Верхняя часть котла" - 39 С, "Середина котла" - 36 С, "Нижняя часть котла" - 34 С и "Помещение с котлом" - 27 С. Замер был произведен в час дня и поэтому такие показания были вполне ожидаемы, так как вода использовалась с восьми утра, принимали душ и набирали ванну.

Универсальный бинарный датчик

Универсальный датчик имеет большое количество настроек, отображаемых через интерфейс контроллера.

Параметры с 1 по 4 предназначены для двоичных входов и мы позже вернемся к ним.

Параметры с 5 по 9 относятся к созданию групп устройств в Z-Wave сети.

Через параметр 10 регулируется интервал считывания данных с датчиков, мы оставили значение по умолчанию в 20 сек.

Параметр 11 устанавливает интервал между отправкой данных о температуре на контроллер. По умолчанию стояло значение в 200 сек, но нам требовалось более частое отображение данных, поскольку вода в котле изменяла температуру значительно быстрее. Поэтому мы изменили этот интервал на 30 сек.

Параметр 12 устанавливал точность измерения температуры до 0,5 С, чему соответствует значение параметра равное "8". Мы оставили этот параметр без изменений, т.к. в любом случае нам были доступны измерения только с точностью до 1 С.

Другие варианты использования

PIR-датчик движения

Модуль FGBS-001 достаточно компактен, чтобы работать вместе с PIR-датчиком движения в Z-Wave сети. При этом можно было бы легко подключить один датчик температуры DS18B20, но обычно PIR-датчики расположены в местах, не предназначенных для этих целей. Уже существуют датчики, выполняющие эти функции с возможностью работы в Z-Wave сети, но в данном случае были задействованны уже установленные проводные датчики, добавленные в сеть с помощью одного только FGBS-001. В этом случае в качестве источника также использовался 12-вольтовый блок питания.

С помощью Универсального бинарного датчика можно добавить в Z-Wave сеть практически любой другой датчик: утечки газа, датчик дождя и другие.

Применение вне дома

Благодаря низкому энергопотреблению, возможности работать с датчиками с двоичным выходом и датчиками температуры, мы использовали модуль FGBS-001 для автоматизации подсобного помещения на улице. Он хорошо работал с детектором двери, датчиком сумерек для освещения сада и датчиками температуры в помещении и снаружи, а также датчиком температуры почвы.

Вернемся к измерению температуры котла

Мы планировали измерять температуру котла с горячей водой в трех точках и делать из этого вывод о количестве горячей воды в котле. Эти данные впоследствии могут использоваться для контроля системы водонагрева в котле, который в нашем случае является газовым. Это должно помочь сэкономить большее количество энергии на нагрев воды, что до этого регулировалось простым встроенным таймером. Универсальный бинарный датчик здесь необходим для упрощения сбора информации о температуре и передаче ее через Z-Wave сеть без использования проводных сетей. Требовалось только обеспечить электропитание постоянным током с напряжением 12 В.

Для создания необходимых углублений в теплоизоляции котла аккуратно использовалась ручная дрель и сверло по бетону диаметром 8 мм. Здесь нужно быть внимательным и не повредить медный котел. Проделав отверстия в термоизоляционной пене котла в отмеченных местах, мы затем убрали остатки пены так, чтобы было видно сам котел. Затем в отверстия поместили датчики и убедившись, что они плотно прилегают к поверхности котла, зафиксировали их силиконовым герметиком.

Электропитание

Проведя в помещение с котлом линию электропитания от 12-вольтового ИБП мы тем самым обеспечили бесперебойную работу всей системы контроля и Z-Wave сети в случае сбоев с электричеством.

Сбор данных

Далее мы создали сцену на VeraLite, названную "1мин", которая запускалась каждые 60 секунд. Эта сцена использует следующий Luup код для отправки данных о температуре на котроллер:

local socket = require("socket")
host = "192.168.x.x"

local sensor = luup.variable_get("urn:upnp-org:serviceId:TemperatureSensor1","CurrentTemperature", 18)
c = assert(socket.connect(host, xxxx))
c:send("Zwave,Airing Cupboard,Airing Cupboard Temp," .. sensor)
c:close()

local sensor = luup.variable_get("urn:upnp-org:serviceId:TemperatureSensor1","CurrentTemperature", 19)
c = assert(socket.connect(host, xxxx))
c:send("Zwave,Airing Cupboard,Water Tank Top Temp," .. sensor)
c:close()

local sensor = luup.variable_get("urn:upnp-org:serviceId:TemperatureSensor1","CurrentTemperature", 20)
c = assert(socket.connect(host, xxxx))
c:send("Zwave,Airing Cupboard,Water Tank Bottom Temp," .. sensor)
c:close()

local sensor = luup.variable_get("urn:upnp-org:serviceId:TemperatureSensor1","CurrentTemperature", 21)
c = assert(socket.connect(host, xxxx))
c:send("Zwave,Airing Cupboard,Water Tank Middle Temp," .. sensor)
c:close()

Контроллер получал эти сообщения и если наблюдалось изменение значений, записывал их в log файл. В последующем эти данные мы использовали для составления графиков, в том числе динамических в веб-интерфейсе контроллера.

Датчики с двоичным выходом

Их можно подключить в дальнейшем.

Что необходимо выяснить

Было несколько вопросов, которые мы собирались выяснить, осуществляя этот проект с наблюдением за температурой газового котла.

1. Нужно было выяснить сколько времени требуется для нагрева воды, если ей не пользовались несколько дней; и сколько нужно времени, если при нагреве вода сохраняла тепло еще со вчерашнего дня. Этим мы хотим улучшить контроль за расходом горячей воды и сэкономить деньги на газ. Основной расход энергии на нагрев воды приходится на летние месяцы. Если б нам удалось настроить процесс нагрева только для случаев, когда это необходимо, а не на каждый день, то можно было бы значительно сократить расход энергии. Проект и должен это доказать.

2. Можно контролировать нагрев воды, увеличив пламя горелки и после достижения необходимой температуры выключить ее. Ранее приходилось вручную включать и затем выключать горелку. Некоторые контроллеры имеют функцию для увеличения нагрева воды на заданным промежуток времени (например, один час). Предполагаем, что данным метод намного эффективнее.

3. Есть вероятность, что вода достаточно нагревается с вечера и нет необходимости нагревать ее утром. Это также нужно выяснить в ходе проекта.

4. Мы хотим узнать какой процент времени используется горячая вода и сколько времени она сохраняет тепло. На первое время это даст более эффективное использование таймера на котле.

5. Проведя необходимые тесты и обладая уже имеющимися данными можно будет создать целостную систему по управлению расходом горячей воды.

Что удалось выяснить

По итогам предварительного тестирования мы собрали некоторые начальные данные, показанные ниже. Первый вывод, к которому это нас привело, то что вода, сохранившая тепло со вчерашнего дня требует гораздо больше энергии на нагрев, чем мы предполагали. Датчик, измеряющий температуру середины котла, за 12 минут показал изменение температуры всего лишь на 6 градусов. Вода на дне подогревалась быстрее, чем в середине котла и иногда была на градус выше, чем на верху котла. И это понятно, ведь горячая вода поступала со дна котла.


После накопления данных в течение нескольких часов работы водонагрева, мы могли наблюдать следующее: "Верхняя часть котла" - 42 С, "Середина котла" - 41 С, "Нижняя часть котла" - 43 С. Эти данные показывают, что при достижении этой температуры можно выключать нагрев.

Если в доме кто-то принимает ванну, то это вызовет снижение показателей температуры до: "Верхняя часть котла" - 41 С, "Середина котла" - 38 С, "Нижняя часть котла" - 38 С

На следующем графике показан один полный день показаний температуры, сгенерированный с помощью пользовательского веб-интерфейса контроллера.


На графике: синий - верхняя часть котла, красный - средняя и зеленый - нижняя. Здесь можно увидеть, что температура падает в течение ночи и днем, а также два пика водонагрева. В 6:00 влючается водонагрев, в 7:00 принимают душ. Это меняет температуру в верхней части котла больше, чем в средней. В 7:55 набирают ванну и в 8:00 водонагрев выключается. После этого температура падает быстрее. В 16:00 снова включается водонагрев и в 20:05 снова набирают ванну.

Что можно вывести из этого графика?

- Трудно сказать, душ использовался когда водонагрев был включен, а ванна наполнялась, когда не был, но похоже душ оказывает меньшее влияние на температуру, возможно из-за меньшего расхода воды. Необходимо провести дополнительные измерения, чтобы разобраться тут окончательно.

- Самая высокая температура, которую нам удалось наблюдать за это время, достигала 46 С, что оказалось ниже ожидаемой.

- Утром с помощью водонагрева такая температура достигалась менее чем за 26 минут.

- Здесь не показано, но мы также наблюдали за температурой в помещении с котлом. Она никогда не превышала 28 С, что говорит о хорошей теплоизоляции котла. Она также оставалась достаточно постоянной, что свидетельствует о хорошей теплоизоляции и помещения с котлом тоже (гипсокартон с теплоизоляционным материалом между ним).

Длительное тестирование

В течение нескольких дней мы тестировали как ведет себя система в промежутках между использованием. Это показало нам насколько хорошо котел сохраняет тепло и предоставило показания, от которых можно отталкиваться.

Выводы

В наши задачи входило понять соотношение водонагрева с количеством воды и ее температурой в котле для бытовых нужд. Нужно было достигнуть уверенности в ответе на вопрос достаточно ли горячей воды в котле для приема ванны или душа. Сейчас мы уже такими данными обладаем и можно делать прогнозы в процентном соотношении.

Чтобы этого достичь, нам пришлось измерять температуру полностью нагретого котла и сопоставлять ее в трех точках. Это число было принято за 100%. Затем использовалась вода из котла до тех пор, пока текущая из крана вода была горячей. Здесь данные от трех температурных датчиков также сопоставлялись и этот уровень был принят за 0%. Предполагалось, что есть линейная зависимость между показаниями и возможностями горячего водоснабжения, и теперь это стало отправной точкой.

Затем мы подсчитали количество горячей воды, расходуемой на принятие ванны и душа, чтобы подтвердить предположения и расчеты, приведенные выше. Если разместить результаты на графике, то можно заметить довольно очевидную корреляцию.

Заключение

Модуль FGBS-001 от Fibaro весьма впечатляет. Компактность делает его удобным в применении в самых различных ситуациях. Он был задуман для работы от батареек, но хотелось бы увидеть версию, работающую от 12 В через локальную сеть и чтобы он мог тем самым принимать Z-Wave сообщения. Такое постоянное электропитание позволит собирать данные с устройства круглосуточно.

Используемый контроллер VeraLite не позволяет измерять температуру с точностью больше 1 С, хотя датчики температуры DS18B20 позволяют это сделать. Но это ограничение не Универсального бинарного датчика, а контроллера. В нашем случае точность в 0,5 С была бы предпочтительней. Было также замечено, что эти датчики температуры никак не отображались в приложении для iPhone - Vera Mobile app.

Источник: www.dreamgreenhouse.com

О Z-Wave

Z-Wave является первой технологией, предоставляющей доступное, надежное, простое в использовании беспроводное управление каждому аспекту повседневной жизни - дому, потребительской электронике, заботе о здоровье и энергопотреблению, как пример. Z-Wave является удостоенной награды, доказанной и совместимой технологией беспроводной ячеистой сети (mesh-сети), которая позволяет широкому спектру устройств в и вокруг дома взаимодействовать между собой, включая освещение, бытовые приборы, климат-контроль (HVAC), центры развлечения и системы безопасности. Z-Wave приносит много преимуществ повседневной жизни, включая дистанционное наблюдение за домом, домашний медицинский уход, безопасность и охрана и энергосбережение. Около 450 сертифицированных Z-Wave изделий в настоящий момент доступны от ведущих потребительских брэндов. Z-Wave является получателем наград Wall Street Journal Technology Innovation Award 2006 в беспроводной категории, CNET "Best of CES Award" в категории приспосабливаемых технологий, наряду с PC World 2006 World Class Award, который признает 100 лучших технологий и изделий в год.

Protected by Copyscape Originality Checker

SQ Blaster Plus - Wi-Fi - Z-Wave ИК бластер для у...
Z-Wave автоматизация гаражной двери
 

Комментарии (0)

Rated 0 out of 5 based on 0 voters
There are no comments posted here yet

Оставьте свой комментарий

  1. Posting comment as a guest. Sign up or login to your account.
Rate this post:
0 Characters
Вложения (0 / 3)
Share Your Location

Блог - Добро пожаловать!

EasyBlog - Biography Module

пользователь Manager не оставил ничего в своей биографии ...

Блог - Календарь

Подождите минутку, пока генерируется календарь

Блог - Последние комментарии

На предзаказ доступна версия 2.0 Technical Details Single Core 1 GHz CPU 5...
вот интересно,а можно в VERA Secure Sim-карту поменять на свою
Ранее образы были Hass.io , теперь HassOS...
Administrator posted a comment in 12 мифов о технологии Z-Wave
По мифу 9 не соглашусь. Ассортимент оборудования Z-Wаve н...

Блог - Последние блоггеры

admin
Записей: 64
пользователь admin не оставил ничего в своей биографии
Manager
Записей: 42
пользователь Manager не оставил ничего в своей биографии
zwaveadmin
Записей: 23
пользователь zwaveadmin не оставил ничего в своей биографии
vov85
Записей: 18
пользователь vov85 не оставил ничего в своей биографии
Mobilniy
Записей: 2
пользователь Mobilniy не оставил ничего в своей биографии

Блог - Командные блоги

Z-Waver

Членов: 4

Блог - Категории

Блог - Информация по записи

  01.10.2012
  1224 просмотров

DJ-JQUERYMONSTER PLUGIN DEBUG INFORMATION

1. onBeforeCompileHead event START

2. JDocument::_scripts array before cleaning and ordering toggle data

3. JDocument::_styleSheets array before cleaning and ordering toggle data

4. jQuery script removed /media/jui/js/jquery.min.js

5. jQuery noConflict script removed /media/jui/js/jquery-noconflict.js

6. jQuery noConflict script removed /components/com_jchat/js/jquery.noconflict.js

7. JDocument::_scripts array after cleaning and ordering toggle data

8. JDocument::_styleSheets array after cleaning and ordering toggle data

9. onBeforeCompileHead event END

10. onAfterRender event START

11. DJHOLDER_JQUERY replaced directly in the body of JResponse /media/jui/js/jquery.min.js

12. DJHOLDER_NOCONFLICT replaced directly in the body of JResponse /media/jui/js/jquery-noconflict.js

13. DJHOLDER_JQUERYUI replaced directly in the body of JResponse /media/jui/js/jquery.ui.core.min.js

14. DJHOLDER_CSS replaced directly in the body of JResponse //ajax.googleapis.com/ajax/libs/jqueryui/joomla/themes/smoothness/jquery-ui.css

15. onAfterRender event END