Kombinierter Sensor mit Vorlieben und Dichtern

Zuerst haben wir einen Temperatur- und Feuchtigkeitssensor für Büros in einem schönen Wandgehäuse mit einer RS-485-Modbus-Schnittstelle hergestellt, aber während wir das taten, wuchs unser Appetit leicht.

Infolgedessen wurden Sensoren in einem kompakten Gehäuse platziert:
- CO2-Konzentration,
- Temperatur / Luftfeuchtigkeit
- Beleuchtung
- Lärm
- Konzentration von VOC - „flüchtige organische Substanzen (VOC)“
- Bewegungen

Und auch:
- IR-Sender (mit Trainingsempfänger)
- und weiß auch, wie man "Auge" rot / grün quietscht und blinkt

Dadurch geht die Quantität in Qualität. Die Installation eines Geräts in einem Raum deckt die Aufgabe der Überwachung und Verwaltung des Raumklimas vollständig ab. Es ist einfacher zu installieren und zu konfigurieren und das Gerät selbst ist billiger als einige separate.

Wie haben wir den Fall gemacht?

Von links nach rechts - der Sensor im chinesischen Gehäuse, der erste Prototyp, ein Seriengehäuse.

Seit mehreren Jahren stellen wir kombinierte Wandsensoren für Wohn- und Büroräume her. Es gab viele Revisionen, mehrere tausend verkaufte Exemplare, mehrere wichtige Implementierungen: Möglicherweise haben Sie im Gehäuse links einen Sensor gesehen, z. B. in einem Filialisten oder in den Büros einer großen Bank.

Natürlich haben wir zunächst einen Standardkoffer aus Katalogen unzähliger chinesischer Hersteller von Standardkoffern verwendet.

Wir haben es selbst modifiziert: gefräste Löcher, geklebte Linsen. Es stellte sich ziemlich gut und technologisch heraus, aber ich wollte es besser - härteres Plastik, bequeme Riegel usw. Eines der lustigen Probleme: Wenn Kunden Sensoren tief an die Wände hängten, verwechselten Besucher die hervorstehende Linse manchmal mit einem Knopf und versuchten, sie zu „drücken“ . Besonders stark stellte sich so heraus:



Als wir anfingen, unser eigenes Gebäude zu bauen, haben wir den alten Standard als Grundlage genommen: Wir haben ihn uns angesehen und korrigiert, was uns daran nicht gefallen hat.

Wir vertieften das Objektiv, verbreiterten die Befestigungslöcher, fügten Schlitze für das Kabel hinzu, machten kleine Beine an der Unterseite und montierten das Objektiv an den Schrauben. Das Drucken eines Prototyps (Meistermodell) erfolgte auf einem 3D-Drucker (~ 15.000 Rubel) + Testcharge Gießen in Silikon.

Das Meistermodell hatte eine schwarze Farbe, und im Großen und Ganzen passte die Uniform zu uns, aber nachdem wir eine Testcharge weißer Hüllen erhalten hatten, waren wir traurig - es stellte sich heraus, dass es schlimmer war als das chinesische Original. Das Prinzip „schwarz schlank, weiß fett“ gilt nicht nur für Kleider. Dies ist auf dem Foto nicht sehr gut sichtbar, aber trotz der formalen Gleichheit der Dimensionen sah das neue Gehäuse viel dicker aus. Durch glatte Winkel wölbt sich das Objektiv.



Und die Verengung der Wände zum Boden des chinesischen Gehäuses ergibt einen interessanten Effekt - wenn das Gehäuse an der Wand hängt und Sie es in einem leichten Winkel betrachten, können Sie nur den geraden Teil der Seitenwand sehen und es scheint, dass das Gehäuse doppelt so dünn ist.

Daher wurde die nächste Version mit dem Eifer des Dagestan unterschätzt - und tatsächlich gegen die Dicke des CO2-Sensors gelehnt. Wir haben auch einen Seitenausschnitt für den Kabelkanal 10 * 15 mm hinzugefügt - jetzt wird die krumme Schnittkante des Kabelkanals vom Gehäuse selbst abgedeckt.

Das Ergebnis war:



Achten Sie auf die kleinen Dinge: Um die Befestigungslöcher herum befinden sich „Gläser“, um die Platine vor dem Schraubendreher des Installateurs zu schützen. Technologische Löcher unter den Riegeln funktionieren wie Fenster für Status-LEDs. Der Riegel ist nur einer, aber so versenkt, dass Sie ihn nicht mit einem Finger drücken können.

Wir haben einen kleinen Fehler mit den Verriegelungen gemacht - aufgrund der Toleranzen waren sie etwas dicker als die Löcher für sie. Sie müssen die Datei vorsichtig ändern, dies sind jedoch nur 10 bis 20 Sekunden pro Fall.

Die Form und das Gießen wurden in China durchgeführt. Zu Preisen stellte sich heraus, dass es nur ~ 2500 USD für eine Form und ~ 600 USD für das Gießen von 1000 Stück gab. Aber es gab noch viel mehr Arbeit am Design des Gehäuses :). Es wurde viel Zeit und Geld für das Prototyping aufgewendet, allerdings mehr wegen der Gründe für ihre Schlamperei. Und das Silikongießen stellte sich als zusätzlicher Schritt heraus - die Gussgenauigkeit ließ immer noch keine Lücken bei den Toleranzen an den Stellen der Verriegelungen erkennen, und das allgemeine Prinzip und Aussehen kann auch vom Modell eines Photopolymer-3D-Druckers verstanden werden, wenn es in der richtigen Farbe lackiert ist.

Sie erzählten uns von dem Gebäude, aber was ist mit dem Inneren?

Und es gibt eine grüne Tafel! Teil der Sensoren in Form von separaten Modulen (TH, VOC, CO2), der Rest auf der Platine.

Kurz zu Sensoren:

CO2-Sensoren

- berühmter Winsen MH-Z19B. Sie arbeiten mit der NDIR-Technologie ( nichtdispersiver Infrarotsensor, nichtdispersiver Infrarotanalysator), dh Licht einer bestimmten Wellenlänge wird mit Gas durch die Kammer getrieben und dessen Intensitätsabnahme gemessen.

Je mehr Kohlendioxid in der Luft ist, desto mehr verblasst das Licht. Diese Technologie ist elektrochemischen Sensoren überlegen, einschließlich ihrer hohen Selektivität (dh einer Reaktion speziell auf Kohlendioxid und nicht auf andere ähnliche (z. B. CO - Kohlenmonoxid).

Die Kohlendioxidkonzentration an sich ist ein wichtiger Parameter, der sich direkt auf die menschliche Leistung auswirkt ( https://ehp.niehs.nih.gov/doi/10.1289/ehp.1510037 ). Die CO2-Konzentration auf der Straße beträgt 400 ppm, ein guter Wert für den Innenbereich liegt bei 600 ppm bei einer Konzentration von 1000 ppm (was beispielsweise durch Treffen bei geschlossenen Fenstern leicht erreicht werden kann) ist die Leistungsverschlechterung ohne spezielle Studien spürbar. Ein erhöhter CO2-Gehalt signalisiert, dass der Raum belüftet werden muss - und nicht nur, um die Kohlendioxidkonzentration zu senken, sondern auch, um den Raum von Bakterien zu reinigen -, was beispielsweise Erkältungen verursacht.

Temperatur- / Feuchtigkeitssensor

- Wir setzen einen digitalen kombinierten T + RH-Sensor mit individueller Kalibrierung ein. Es gab eine negative Erfahrung mit den chinesischen Sensoren AOSONG AM2320 - nach einiger Zeit (1-2 Jahre) begannen ~ 20% der Partei, die Messwerte zu unterschätzen. Noch früher fanden sie eine große Streuung zwischen verschiedenen Chargen, was indirekt darauf hinwies, dass die Chargen vom Hersteller bestenfalls abgelehnt, aber nicht kalibriert wurden.

Der Chip ist in einem „Sandwich“ aus Leiterplatten verschlossen, um das empfindliche Element des Sensors weiter vor Staub, Wassertropfen und den Fingern des Installateurs zu schützen.

VOC-Sensor

Sensirions neuer SGPC3-Mehrpixel-Gassensor zur Messung der Luftqualität. Der Sensor selbst ist im Allgemeinen die Spitze der Entwicklung, der MEMS-Technologie, des geringen Verbrauchs, der Kompaktheit, der Lesestabilität und vieler anderer schöner Wörter.

Was ist Luftqualität? Was messen wir überhaupt? Der Sensor reagiert auf organische Gase. Dies ist die Verdunstung von Lacken / Farben, Alkoholen, verrottendem Gemüse, Gasen, die vom Menschen ausgestoßen werden, und erkennt auch das Austreten von Haushaltsgas. Es ergänzt einen CO2-Sensor, schließt ihn jedoch nicht aus.



Der Sensor ist mit einem gasdurchlässigen Film bedeckt (links). Der Sensor mit dem Film nach rechts entfernt. Und drinnen ist solche Schönheit:




Sie können sehen, dass die Drähte der Spiralheizung des Substrats von rechts nach links und 4 Drähte oben und unten am Draht geeignet sind. Das ist aber nicht richtig.

Lichtsensor

- Erweitert mit einem Filter, der die spektrale Empfindlichkeitskurve des menschlichen Auges wiederholt. Daher hat es eine gute Genauigkeit und misst echte Suiten, keine Papageien.

Der Effekt macht sich insbesondere beim Vergleich der Messwerte unseres Sensors mit den Geräten der Wettbewerber bemerkbar, bei denen eine normale Fotodiode unter verschiedenen Lichtbedingungen steht: Tageslicht, Glühlampen, billige und teure LED-Lampen.

Warum brauchen wir einen Lichtsensor? Lichtsteuerung, Rollläden. Da die Suiten real sind, können die Schwellenwerte nicht "per Auge" eingestellt werden, sondern gemäß den Normen von SanPiN.

Bewegungssensor

- basierend auf dem PIR-Sensor D203S. Empfindlichkeit und Betrachtungswinkel sind nicht die herausragendsten (120 °, bis zu 10 m), aber es reicht völlig aus, um in Innenräumen zu arbeiten.

Es wird nicht nur ein Signal übertragen, das Bewegung ist / keine Bewegung, sondern eine bestimmte "Menge" Bewegung bei Papageien. Auf diese Weise können Sie programmgesteuert im Regelsystem unterschiedlich auf unterschiedliche Schwellenwerte reagieren.

Geräuschsensor

- Ein Mikrofon mit einem Verstärker und Filtern zur Korrektur auf einer Skala A unter Berücksichtigung der Besonderheiten der Wahrnehmung von Geräuschen unterschiedlicher Frequenzen durch das menschliche Ohr. Es kann zusätzlich zu einem Bewegungssensor verwendet werden.

Sie können die Lautstärke des Fernsehgeräts verringern, wenn die Zeit später ist, und die Kinder werden von einem Actionfilm mitgerissen. Oder laut quietschen, wenn die Dichterinnen ihre Gedichte zu laut lesen :)

Für die meisten Kunden sind Anwendungen jedoch „langweiliger“: Überwachung der Einhaltung des SanPiN; Geben Sie manchmal zusätzliche Informationen zum Betrieb von lauten Geräten an.


Im Bild: der Lärm im Raum und der Betrieb des MSC (das ist so ein sehr großer Kühlschrank) im Supermarkt.

Emulation IR-Fernbedienungen für Technologie

Im neuen WB-MSW sind ein IR-Empfänger für das Training und 8 IR-LEDs unter der Linse versteckt. Ihre Kraft reicht aus, um das Signal eines großen Raumes zu "verdecken".

Das Training wird einmal durchgeführt - die Befehle werden im Gerätespeicher gespeichert und können mit dem Modbus-Befehl von der Steuerung wiedergegeben werden. Die Anzahl der gespeicherten Befehle ist groß genug (bis zu Hunderte, je nach Modell der Fernbedienung), um alle Geräte im Raum gleichzeitig zu steuern: Fernseher, Klimaanlage, Empfänger, Player, Projektor - Hauptsache, die IR-Empfänger der Geräte „sehen“ den Sender.

Unter Berücksichtigung der Empfehlungen, Temperatur-, Feuchtigkeits- und Kohlendioxidsensoren in etwa auf der Höhe des menschlichen Wachstums zu platzieren, ist dies leicht zu erreichen. Die Sendeleistung reicht aus, damit die gesteuerten Geräte nicht nur ein direktes, sondern auch ein reflektiertes Signal empfangen.

In Nichtwohngebäuden kann IR Klimaanlagen (fast alle haben ein IR-Empfängerfenster und die IR-Steuerung ist um ein Vielfaches billiger als „native“ Schnittstellen) und Heizvorhänge steuern. Natürlich ist WB-MSW nur ​​geeignet, wenn alle Geräte im Sichtbereich synchron gesteuert werden müssen: Eine Fernbedienung kann nicht zwei verschiedene Klimaanlagen mit unterschiedlichen Modi versorgen. Für die individuelle Steuerung jeder Klimaanlage ist der „jüngere Bruder“ des Sensors geeignet - WB-MIR .

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Der Sensor kann laut piepen und in verschiedenen Farben blinken.

Die Modbus-Befehle geben die Dauer und Dauer der „Blitze“ der LEDs an: Tatsächlich können die Frequenz und Helligkeit des Blinkens geändert werden.

Auf den LEDs können Sie dem Benutzer Feedback geben, z. B. bei einem hohen CO2-Gehalt rot blinken. Und es ist auch praktisch, wenn Sie viele identische Sensoren in einem großen Raum installieren: Sie können beispielsweise einen Quietscher aus der Ferne einschalten und den richtigen finden.

Insgesamt

Somit ist der kombinierte Sensor eine ernsthafte Datenquelle für die Raumautomatisierung. Mit seiner Hilfe kann ein erweitertes Skript auf dem Controller den Menschen einen komfortablen Aufenthalt ermöglichen.

1. Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen und Luftqualität: Kontrolle der Belüftung und Befeuchtung der Versorgung, Steuerköpfe der Heizkörper, Klimaanlage, Fensteröffnungs- / Schließantriebe, automatische Vorhänge (Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Kohlendioxid, VOC).
2. Sicherheitsfunktionen: Benachrichtigung über Bewegung und Ton (Mikrofon, Bewegungssensor).
3. Implementierung von Szenarien: Steuerung der Beleuchtung, automatische Vorhänge, Hintergrundmusik, Ein- und Ausschalten des geplanten Videos, komfortables Aufwachen, zirkadiane Beleuchtung (Lichtsensor, Mikrofon).
4. Aufmerksamkeit für Notsituationen (Quietscher, Signal-LEDs)
5. Energieeinsparung: Anwesenheit / Abwesenheit von Personen im Raum (Bewegungssensor, Mikrofon, CO2-Sensor).

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