Jste zde

TEST - Univerzální kompletní senzor kvality vzduchu Unipi RLW-THC

Antonín Vojáček, 22. Září 2020 - 17:09

Unipi RLW-THC realizuje kompletní senzor kvality vzduchu v místnosti měřením mnoha různých veličin uvnitř jedné krabičky. Představuje tak prakticky vše, co potřebujete k hlídání životních podmínek v místnosti, ať již jde o teplotu, vlhkost, tlak či kontrolu koncetrace CO₂či VOC látek.

Dostal jsem možnost prakticky krátce vyzkoušet novinku společnosti Unipi, kompaktní kompletní univerzální senzor kvality vzduchu v místnosti, tzv. IAQ s označením RLW-THC.

Proti mnoha různým výrobkům mnoha různých výrobců je jeho výhoda v možnosti jak samostatného použití bez další vyhodnocovací jednotky, tak i jako klasického měřícího senzoru napojeného na nadřazenou řídicí či vyhodnocovací jednotku nebo různé moderní IoT a cloudové systémy. Je tak čistě na uživateli, jak jej využije a nastaví.

Senzor Unipi RLW-TCH je ideální pro vzdálenou kontrolu kvalitu a podmínek v bytech, kancelářích či hotelových pokojích.

Základní popis IAQ senzoru RLW-TCH

IAQ senzor Unipi RLW-TCH je kompletní senzor měření vzduchu, který v sobě v jednom pouzdře integruje měření následujících veličin:

Teplota v rozsahu -40 až 85 °C.
Vlhkost relativní v 0 až 90 % RH.
Vlhkost absolutní v g/m3.
Rosný bod v °C.
Atmosférický tlak v rozsahu 300 až 1100 hPa.
Intenzita osvětlení okolo senzoru v rozsahu 0 až 7500 luxů.
Koncentrace CO2 v rozsahu 300 až 5000 ppm.
VOC index jako číselný index v rozsahu 0 až 500 (0-25 = dobrý vzduch, nad 250 = špatný vzduch).
VOC ekv. CO2 jako přepočet na jednotky ppm ekvivalentní CO2 v rozsahu 300 až 5000 ppm.

Celý senzor je již od výrobce dodáván v plastovém zakrytovaném provedení i s montážními otvory pro snadnou montáž na stěnu či jinou svislou plochu. Tento požadavek je dán umístěním integrovaných senzorů CO₂ a VOC, které vyžadují pro dostatečně přesné měření správného proudění vzduchu. Proto i výrobce ve svém návodu jasně definuje vhodné umístění senzoru. Zatímco pro pevnou montáž jsou k dispozici uvnitř pod krytem senzoru napájecí svorky pro klasický zdroj 24 VDC, pro rychlé vyzkoušení nebo dočasné umístění a měření je na boku pouzdra klasický mikroUSB konektor pro běžný 5 V USB zdroj, například pro nabíjení mobilního telefonu (stačí verze s max. proudem i 1A). Teoreticky je tedy možné si senzor namontovat i do auta či si ho vzít kamkoliv s sebou, napájet jej z mobilní powerbanky a zkusit si parametry vzduchu i zkusit z měřit v libovolném prostředí. V tomto směru jsou tedy možnosti napájení vyčerpávající.

Senzor sám o sobě nemá žádný displej, ale integrovanou WIFI bezdrátovou komunikaci a webový server. Na senzor se tedy lze napojit z libovolného počítače, tabletu či mobilu a sledovat aktuální naměřené hodnoty, historii naměřených hodnot od zapnutí nebo měnit nastavení. WIFI může fungovat jako tzv. AP přístupový bod (AP mode), tedy senzor po zapnutí vytvoří vlastní WIFI síť označenou názvem senzoru (v mém případě tedy Unipi RLW-THC 8 - č. 8 je sériové číslo konkrétního senzoru), na kterou lze přímo z telefonu či PC přihlásit, nebo jako tzv. stanice (Station mode). Ta se napojí na lokální WIFI síť stejně jako ostatním WIFI zařízením (počítač či mobil) v daném místě a lze tak senzor připojit přes bránu i na internet. Naopak v AP režimu jej lze používat i v místech bez lokální WIFI sítě.

Pro indikaci základních stavů je však na čelní straně pouzdra umístěna i vícebarevná LED dioda indikující jak chybnou / správnou funkci běhu zařízení, tak zda jsou měřené veličiny uvnitř nebo mimo měřící rozsahy. Výbornou funkcí je možnost nejen nastavení intenzity svícení či jejího úplného vypnutí, ale i nastavení doby, kdy může a nemůže svítit či jakou intenzitou nebo dokonce změna intenzity svícení dle intenzity okolního světla. Lze tak nastavit i automatické úplné vypnutí svícení pokud se v místnosti zhasne, tedy ideální stav pro ložnice či hotelové pokoje, aby nerušila spánek.

Měření a zobrazení veličin

Měření všech výše uvedených veličin probíhá automaticky po zapnutí napájení. Všechny hlavní hodnoty se zobrazují na úvodní webové stránce senzoru "Dashboard" a také se jejich průběh v čase automaticky zaznamenává do grafů, které lze si zobrazit na stránce "History". Konkrétně jde o hodnoty teploty, relativní vlhkosti, atmosférického tlaku, intenzity osvětlení, koncentrace CO₂ a VOC jako index kvality vzduchu i jako ekvivalent CO₂ v ppm (po překliknutí myší poklepem na VOC ikonu na dashboardu). Hodnoty navíc lze časově průměrovat a tím získávat přesnější výsledky v případě jejich kolísání. Navíc lze rozdílné průměrování nastavit pro zobrazení na dashboardu a pro datový přenos.

Při zmenšení velikosti okna webového prohlížeče či malém displeji se i "zkompaktní" vizualizace Dashboardu, která je pak skvěle přehledná i pro přenosná menší zařízení, třeba chytré telefony. Na obrázku vlevo je pak vidět koncentrace VOC zobrazená jako tzv. VOC index, zatímco na obrázku vpravo přepnutá do zobrazení VOC jako ekvivalentu koncentrace CO₂ .

Na obrazovce "History" je časový vývoj / změny měřených veličin zobrazen v jednoduchých, ale přehledných grafech. Navíc lze hodnoty stáhnou do PC v CSV formátu a dále pak zpracovávat jak v libovolném textovém editoru, tak i ve většině tabulkových programů (včetně Microsoft Excel apod.). Senzor tak v sobě současně realizuje i jednoduchý datalogger. Hodnoty jsou automaticky zaznamenávány okamžitě od zapnutí napájení senzoru a tedy nemusí se nikde nic zapínat.

Příklady grafů naměřených hodnot teploty (obr. vlevo) a koncentrace CO₂(obr. vpravo) na obrazovce "History" vnitřního webu senzoru.

Komunikační možnosti senzoru

Zbylé měřené veličiny, tedy rosný bod a absolutní vlhkost, jsou pak k dispozici společně s uvedenými hlavními veličinami jako hodnoty - signály v komunikačních protokolech. Aby byl senzor univerzální a přitom rychle nezastaral, výrobce Unipi do něj integroval hned několik komunikačních protokolů umožňující napojení jak na klasické automatizační systémy, tak i ty zcela nejnovější IoT systémy.

Pro automatizační systémy:
- Modbus-TCP přenos hodnot a ovládání přes WIFI/LAN
- Modbus-RTU přenos hodnot a ovládání přes sériové rozhraní RS-485
Pro moderní IoT systémy:
- REST API - LAN odečítání hodnot v JSON formátu.
- MQTT - přenos hodnot na cloud přes WIFI/LAN/internet v JSON formátu.
- LoRa - bezdrátový přenos hodnot pro IoT systémy.

Možnosti aktivace jednotlivých komunikací se nachází na interní webové stránce senzoru "Settings". Aktivovat lze i několik najednou.

Komunikace Modbus

Senzor Unipi pracuje z pohledu Modbus protokolu jako tradiční Slave jednotka a výrobce tradičně ve svém manuálu uvádí přehlednou tabulku Modbus registrů. Komunikace se aktivuje na webu senzoru na obrazovce "Settings" a prakticky je možné jen změnit TCP port, který je však pro Modbus tradičně přednastaven na "502".

Po aktivaci Modbus-TCP komunikace je možné nastavit např. TCP port (viz obr. vlevo). Registry jsou pak definované v manuálu senzoru (viz obr. vpravo).

Já jsem vyzkoušel Modbus-TCP komunikaci s vizualizací na HMI panelu Weintek. Zde je nutné si uvědomit, že výrobce hodnoty přenáší ve 32-bitovém formátu Float, což není pro Modbus obecně moc typické a některé Modbus master jednotky s tím mohou mít problém, protože tradičně předpokládají jen 16-bitové hodnoty typu Integer. HMI Weintek však nabízejí možnost nastavit komunikaci "Modbus-TCP 32bit.", což celý problém zcela řeší a datový typ Float lze si nastavit přímo v zobrazovací položce vizualizace. Jen je od výrobce trošku nešťastné definování první veličiny "Teplota" hned do registru "0", protože Modbus protokol standardně spíše předpokládá číslování registrů od "1" a například v uvedeném 32-bitovém Modbus režimu měl s tím HMI Weintek již problém. Jinak čtení a přenos aktuálních naměřených hodnot probíhal bez problémů a velmi spolehlivě hned na první spuštění. Jinak navíc mimo čtení hodnot je možné přes Modbus i ovládat intenzitu svícení LED a také spínaný výstup.

Komunikace MQTT

Pro komunikaci MQTT platí v zásadě stejně pozitivní vyjádření, jako v případě Modbusu. Pro uživatele/technika, který již někdy MQTT komunikaci zprovozňoval, nebude mít s tím ani zde sebemenší problém. MQTT komunikace opět aktivuje na webu senzoru na obrazovce "Settings" a vyplní se tradiční MQTT položky, jako jsou adresa MQTT brokeru, kam se bude JSON formát dat veličin odesílat, zda bude MQTT v zabezpečeném portu 8883 nebo volném 1883, přístupové jméno a heslo ke kanálu a samozřejmě "MQTT topic" označení kanálu pro odběr. MQTT pak vysílá v nastavené periodě aktuální naměřené hodnoty všech výše uvedených veličin jako tzv. Publisher.

MQTT jsem krátce vyzkoušel přes broker HiveMQ a data "sbíral" do PC do programu MQTT Explorer. V něm lze hodnoty logovat do grafu a tedy si velmi jednoduše vytvářet grafy průběhu veličin v čase a zde včetně těch, které se neukládají do historie přímo na webu v senzoru. Ale stejně dobře lze MQTT využít například ve spojení s dnes populární procesorovou deskou Raspberry Pi s LCD a softwarem Node-Red.

Ukázka JSON formátu měřených hodnot senzoru Unipi RLW-TCH (obrázek vlevo) a jejich přenos prostřednictvím MQTT komunikace do PC softwaru MQTT Explorer se zobrazením v grafech (obrázek vlevo).

Komunikace LoRa

LoRa (přesněji LoRaWAN) je z výše uvedených komunikační systémů nejnovější způsob přenosu hodnot a je to bezdrátová samostatná komunikace pro IoT zařízení, který využívá svoji venkovní LoRaWAN komunikační síť tvořenou jednotkami vysílač/přijímač - tzv. LoRa Gateway, které provozují různé telekomunikační společnosti. V zásadě to funguje podobně jako mobilní telefonní síť, tedy senzor nijak nevyužívá k odesílání dat na cloud místní LAN/internetové připojení. Hodnoty pak lze z poskytovatele cloudového serveru pak lze "stahovat" např. do počítače přes internet. LoRa je určená pro malou přenosovou kapacitu, tedy dlouhou periodou odesílání hodnot v řádu cca desítek minut (narozdíl např. od Modbus komunikace umožňující přenášet data s periodou i jen několik desítek ms).

LoRa se opět aktivuje stejně jako režim Modbus či MQTT v nastavovací webové obrazovce senzoru, přičemž je buď nutné vložit identifikační kódy a aplikační klíč získané / vygenerované při registraci zařízení u poskytovatele LoRaWAN komunikace, nebo naopak zde pomocí tlačítka "Random" vygenerovat svoje a ty použít při registraci zařízení. Já krátce vyzkoušel LoRa přenos prostřednictvím bezplatného poskytovatele TTN (TheThingsNetwork.com), který i v ČR zdarma pro testovací účely umožňuje ve větších městech se napojit na TTN LoRaWAN brány a pak na svém webu po registraci / připojení zařízení sledovat přenášená data.

Ukázka bezplatné LoRaWAN služby TTN, nastavení registrace nového přistupujícího zařízení a popis ze senzoru vysílaných dat.

Závěr

Po počáteční nedůvěře jsem nakonec senzorem Unipi RLW-TCH byl velmi mile překvapen. Nejen širokým rozsahem měření velkého množství veličin, ale zejména uživatelským ovládáním. Výhodou automatického generování vlastní WIFI sítě v režimu AP s pevně definovanou adresou 192.168.10.1 je výborné pro snadný prvotní přístup na webový server senzoru hned po vybalení. Úvodní "Dashboard" zobrazení hodnot je bez výstřelků a tedy velmi snadno přehledný, stejně jako celé menu webových stránek. Někomu možná by vyhovovala možnost definovat, jaké hodnoty se mají na dashboardu zobrazovat, ale to by zase komplikovalo nastavení.

Nastavovací menu typu "vše na jedné stránce" je opět jasné a přehledné. Prostě zde platí, že v jednoduchosti je krása. Pokud někdo chce složitější reprezentaci hodnot, stačí využít některý z komunikačních protokolů a realizovat si vlastní webovou či HMI vizualizaci či zálohování dat v cloudu či vlastním serveru.

V praxi pak velmi potěší užitečné detaily, jako například automatické regulace jasu a zhasínání indikační LED, která by jinak rušila v pokoji při spánku či sledování filmů apod. Celkově lze senzor charakterizovat jako univerzální se snadným použitím pro aplikace měření a řízení budov v prostředí místností, bytů, kanceláří, hotelů, chodeb, sálů a podobných veřejných i neveřejných prostor.