В этой статье я рассмотрю три формата корпуса датчиков DS18B20 стандарта 1-wire, используемых в системах Умного Дома. Такие датчики используются для измерения температуры воздуха, тёплого пола, улицы, теплоносителя в трубе, почвы. Особенно подробно расскажу про датчики Larnitech FW-FT.C в гибком корпусе с толстым кабелем EIB.
Если вы и так всё знаете про датчики DS18B20 и протокол 1-wire, то можно сразу перейти к разделу про Larnitech FW-FT.C. Если нет, то я начну издалека, с описания того, что такое 1-wire.
Протокол 1-wire и сенсоры DS18B20
1-wire — это низкоскоростная шина передачи данных по двум жилам: по одной передаются данные, другая — земля (gnd). Название «1-wire» может ввести в заблуждение, как будто нужна вообще всего одна жила, но нет. А для многих устройств, включая датчики температуры, которых мы будем рассматривать ниже, желательна ещё жила питания. Самое известное применение этого протокола связи — это контактные ключи-«таблетки» для домофона.
Круглая часть ключа это жила данных, а обод — gnd. При прикладывании ключа к считывателю ключ передаёт на считыватель код и контроллер домофона открывает или не открывает дверь.
Протокол позволяет подключать на один 2-жильный кабель множество элементов, поддерживающих работу по 1-wire, так что теоретически можно обойти одним кабелем всю квартиру и реализовать умный дом, и такие проекты есть. Но из-за невысокой надёжности работы шины использование 1-wire для организации систем автоматизации не распространено.
В современных системах Умного Дома шина 1-wire обычно используется всего для одного назначения — для подключения датчиков температуры модели DS18B20. Основное преимущество таких датчиков — их крайне низкая стоимость.
Почти во всех GSM контроллерах (Мега, Часовой, Кситал, Телеметрика) есть возможность подключения именно таких датчиков для измерения температуры в разных местах. Зачастую производители максимально упрощают процесс установки предлагая датчики с напаянным кабелем и готовым удобным разъёмом, например, 4p4c (как у телефонной трубки) или jack 3.5.
Внутри всегда обычный сенсор DS18B20, работающий по 1-wire.
А вот схема подключения датчика к контроллеру Wirenboard:
На одну шину (их у контроллера Wirenboard 6/7 две) в идеальных условиях можно подключить до 20 датчиков, они все будут раздельно обрабатываться в системе.
В модулях Larnitech, поддерживающих подключение таких датчиков (это контроллеры Metaforsa, модули управления отоплением DW-HT05 и DW-HT07) есть возможность подключения до 8 датчиков.
Шина 1-wire очень чувствительна к электромагнитным наводкам. Следует крайне тщательно следить за тем, чтобы кабель шины нигде близко не подходил к силовым кабелям (желательно соблюдать 100мм расстояния). Кабель рекомендуется использовать FTP 5E, единым куском с качественными соединениями.
В своих проектах я вообще стараюсь не использовать 1-wire кроме случаев подключения датчиков с длиной кабеля до пары метров от преобразователя на протокол Modbus или CAN до места измерения.
Кстати, версии датчика с названиями DS1820 и DS18S20 — предыдущие версии DS18B20. Отличаются незначительно типом корпуса и диапазоном измерения.
В обычных термостатах тёплого пола используется выносной датчик температуры не 1-wire, а стандарта NTC. Это полупроводник, меняющий своё сопротивление в зависимости от температуры. Также ко многим панелям KNX подключается выносной датчик температуры пола именно NTC, а не 1-wire. Не стоит путать эти два стандарта. Поэтому трубу для датчика пола и следует всегда делать с возможностью замены датчика, на случай необходимости изменения формата. Например, захотите когда-нибудь заменить шинный модуль измерения температуры пола на обычный термостат. Или наоборот.
Сенсор DS18B20 без корпуса
Вот так выглядит сам сенсор температуры DS18B20:
Три ножки: gnd, data, питание.
Датчик можно подключать без питания на небольшие расстояния и при подключении небольшого количества датчиков на один кабель. В этом случае ножку gnd надо подключить к ножке data, датчик будет брать питание от жилы данных. Но надёжность работы шины при этом сильно падает.
Диапазон измерения температуры от -55 до +125 градусов.
Точность датчика в диапазоне от -10 до +85 градусов составляет 0.5 градуса.
Напряжение питания датчика от 3 до 5.5 вольт.
Стоимость этих датчиков при покупке на Aliexpress составляет меньше 1 доллара.
Владея навыками пайки можно взять три жилы витой пары и кусочек термоусадки и получить вот такое изделие:
В таком виде датчик может использоваться для измерения температуры воздуха. Но он не герметичен, поэтому использовать в местах с высокой влажностью или на улице его нельзя.
Измерять датчиком в таком форм-факторе температуру пола можно только если трубка для датчика полностью герметична, а температура в ней не будет превышать максимальную для пола температуру 30 градусов. И к датчику следует припаять длинный жёсткий кабель, за который датчик можно будет опускать в пол и вынимать обратно при необходимости.
Датчик DS18B20 в гильзе
Для более жёстких условий используется датчик в металлической гильзе.
Стоимость такого изделия начинается примерно от 150 рублей оптом на Aliexpress. Сенсор находится в металлической гильзе, загерметизирован термоусадкой, к нему припаян длинный кабель. Обычно можно заказать датчик с кабелем нужной длины.
Датчик в гильзе отлично подходит для измерения температуры трубы с теплоносителем, температуры на улице или в сауне.
Где бы мы ни нашли такой датчик в интернете, гильза всегда одинаковой длины, 50мм. И это достаточно неудобно для опускания датчика в тёплый пол в трубе, труба должна иметь достаточно большой внутренний диаметр и загибаться очень плавно. Следует заранее проверить, что датчик в трубе двигается нормально. Также кабель обычно используется многожильный, то есть, достаточно гибкий и мягкий, при попытке протолкнуть его в трубу он сминается.
Датчик температуры пола Larnitech FW-FT.C
И вот мы подобрались к датчикам температуры пола Larnitech FW-FT.C, которые гораздо удобнее для опускания в пол по сравнению с датчиками в металлической гильзе.
Кстати, под маркировкой FW-FT компания Larnitech продаёт обычные датчики в металлической гильзе. Просто проверенные.
А вот датчик аналогичный FW-FT.C нигде больше не найти, ни на каких Алиэкспрессах, он делается именно на производcтве Larnitech. Выглядит он вот так:
Часть чёрного цвета, в которой находится сенсор, жёсткая, но гнётся. Это значит, что при установке датчика в трубу тёплого пола он не застрянет. Разумеется, если труба правильная: гладкая и без изломов (читать Частые ошибки при монтаже кабелей).
Размер этой части с сенсором 50мм. Сенсор герметичный.
Кабель используется не абы какой, а Lapp для шины EIB/KNX, 2x2x0.8. Достаточно жёсткий и толстый, при проталкивании в трубу сминаться не будет. Экранированный.
Длина кабеля 2 метра. Моножилы красного, чёрного и жёлтого цветов для питания, земли и данных. Четвёртая жила в кабеле тоже есть, она не используется.
Датчик всем хорош, кроме двух моментов:
- Стоимость такого датчика составляет 58 евро.
- Датчик заказывается из Германии, не всегда есть в наличии в России.
Так что стоит прикинуть заранее, какой датчик подойдёт лучше, такой или более распространённый в металлической гильзе.
Разумеется, такой датчик Larnitech FW-FT.C подойдёт для вообще любых систем, в которых требуется датчик стандарта 1-wire, внутри там тот же самый DS18B20.
По вопросам срока поставки и приобретения этих датчиков можно обращаться ко мне.
