tMDS-16 - Miernik temperatury z interfejsem Modbus

tMDS-16 to moduł do pomiaru temperatury przeznaczony do systemów opartych na protokole Modbus RTU. Wyposażony jest w dwa niezależne interfejsy 1-Wire, z których każdy obsługuje do 8 czujników temperatury DS18B20, co daje możliwość podłączenia maksymalnie 16 czujników.

Dane pomiarowe udostępniane są przez rejestry Modbus, które zawierają zarówno bieżące odczyty temperatury, jak i odpowiadające im wartości offsetów kalibracyjnych, co zapewnia dokładne i spójne wyniki pomiarów.

Urządzenie zostało zaprojektowane głównie jako rozszerzenie dla LK4 lub LK3.5+ (również kompatybilne z LK3.9), umożliwiając skalowalny i rozproszony pomiar temperatury.
Gotowy do użycia plik konfiguracyjny dla tych urządzeń dostępny jest na stronie produktu tMDS-16, co pozwala na szybką integrację bez dodatkowej konfiguracji.

Domyślnie urządzenie posiada adres Modbus Slave ID = 1, który można zmienić przez konsolę USB.

Podstawowe własności #

Obsługuje do 16 czujników DS18B20 (przez 2 niezależne magistrale 1-Wire).
Udostępnia odczyty temperatury i inne parametry przez protokół Modbus RTU.
Offsety kalibracyjne dla każdego czujnika w celu precyzyjnej regulacji.
Kompatybilność z urządzeniami LK4, LK3.5+ oraz LK3.9.
Możliwość podłączenia do komputera przez USB w celu uzyskania dostępu do konsoli konfiguracyjnej (opisana w dalszej części).

Specyfikacja techniczna #

Zasilanie	5-12 V DC (złącze) 5 V (USB)
Obsługa czujników	Do 2 × 8 czujników DS18B20
Interfejsy	1-Wire: 2 magistrale przez złącze RJ12 i 3-pinowe złącze śrubowe, Modbus RTU (RS485), Serial (przez USB; 115200 baud)
Wymiary	74 x 40 x 30 mm (bez uchwytu DIN)
Waga	44 g

Integracja z LK #

tMDS-16 bezproblemowo integruje się z urządzeniami LK4 oraz LK3.5+. Może być zasilany bezpośrednio z wyjść 5V i GND kontrolera LK. Następnie należy podłączyć go — samodzielnie lub wraz z innymi urządzeniami Modbus — do złącz Modbus A+ i B− w urządzeniu LK, aby nawiązać komunikację.

Po podłączeniu skonfiguruj niestandardowy moduł Modbus w LK, korzystając z gotowego pliku konfiguracyjnego dostępnego w sekcji Do pobrania. Plik ten można łatwo dostosować do własnych potrzeb, np. ograniczając odczyt do wybranych czujników lub offsetów kalibracyjnych.

Aktualizacja firmware #

Aby zaktualizować oprogramowanie, urządzenie tMDS-16 należy uruchomić w trybie bootloadera. W tym trybie urządzenie pojawia się jako nośnik pamięci masowej o nazwie RPI-RP2 po podłączeniu do komputera. Wystarczy skopiować nowy plik z firmware do tego nośnika. Po zakończeniu kopiowania urządzenie automatycznie się zrestartuje i wznowi normalną pracę z nowym oprogramowaniem.

Uruchamianie trybu bootloadera #

Tryb bootloadera można włączyć na dwa sposoby:

Przez konsolę USB
Podłącz urządzenie do komputera i otwórz konsolę szeregową (zobacz instrukcje w sekcji Zaawansowana konfiguracja).
Następnie wyślij polecenie: bootloader.
Połączenie zostanie przerwane, a urządzenie uruchomi się ponownie w trybie bootloadera.
Przez przycisk sprzętowy
Otwórz obudowę urządzenia, aby uzyskać dostęp do przycisku FLASH / SW1.
Naciśnij i przytrzymaj ten przycisk przed podłączeniem urządzenia do komputera przez USB.
Przytrzymaj go przez chwilę, gdy urządzenie się włącza. Gdy wejdzie w tryb bootloadera, możesz puścić przycisk.

💡 Pliki z oprogramowaniem dostępne są w sekcji Do pobrania.

Podstawowa konfiguracja przyciskiem funkcyjnym #

Przycisk funkcyjny na urządzeniu tMDS-16 umożliwia szybkie i intuicyjne wykonanie podstawowych operacji konfiguracyjnych — bez konieczności podłączania przez USB. To rozwiązanie sprawdza się idealnie w przypadku szybkiej konfiguracji w terenie.

Przycisk znajduje się obok złączy magistrali 1-Wire, a dioda LED statusu znajduje się pomiędzy nimi. Dioda informuje, jaka funkcja zostanie uruchomiona w zależności od długości przytrzymania przycisku.

Jak to działa #

Podczas przytrzymywania przycisku, dioda LED miga, sygnalizując wybraną akcję:

Czas przytrzymania	Sygnał LED	Wywołana akcja
< 2 sekundy	1 krótkie mignięcie	`update_sensors` – wykrycie i przypisanie czujników
2–5 sekund	2 mignięcia po 2 sekundach	`set_offsets` – autokalibracja wszystkich czujników (offsety zapisywane automatycznie)
5–10 sekund	3 mignięcia po 5 sekundach	`reset_sensors` – wyczyszczenie przypisań czujników i offsetów
> 10 sekund	Brak działania	Anulowanie (przycisk przytrzymany zbyt długo)

Aby wywołać wybraną funkcję, zwolnij przycisk zaraz po odpowiednim sygnale LED.
Jeśli przycisk zostanie przytrzymany zbyt długo (>10 s), żadna akcja nie zostanie wykonana.

ℹ️ W celu bardziej zaawansowanej konfiguracji i diagnostyki, skorzystaj z konsoli USB (opisana w następnej sekcji).

Zaawansowana konfiguracja #

Aby zmienić ustawienia, musisz podłączyć tMDS-16 do komputera przez USB. Urządzenie może być zasilane przez USB, więc nie są potrzebne żadne dodatkowe połączenia zasilania.

Wymagane oprogramowanie #

Aby nawiązać połączenie z licznikiem impulsów, będziesz potrzebować aplikacji obsługującej komunikację szeregową. Popularne opcje to:

PuTTy
TeraTerm
PySerial (biblioteka Pythona), która zawiera przydatne narzędzia, takie jak pyserial-miniterm (do zarządzania połączeniami) i pyserial-ports (do wyświetlania dostępnych portów COM).

Przykładowy proces konfiguracji #

Wyświetlenie dostępnych portów:
Uruchom pyserial-ports, aby wyświetlić dostępne porty COM przed podłączeniem urządzenia. Wynik może wyglądać tak:
```
COM1
COM3
COM15
COM16
COM17
```
Podłącz urządzenie
Podłącz tMDS-16 i uruchom ponownie polecenie. Nowy port COM (np. COM11) będzie reprezentował podłączone urządzenie.
Połącz z tMDS-16
Użyj następujących parametrów połączenia:
- Baud rate: 115200
- Byte size: 8 bits
- Parity: None
- Stop bits: 1
Przykładowe polecenie:
```
pyserial-miniterm COM11 115200
```
Wysyłanie poleceń
Po połączeniu możesz wydawać polecenia do urządzenia. Każde polecenie musi być zakończone klawiszem Enter. Przydatnym poleceniem jest ? lub help, które wyświetla listę wszystkich dostępnych poleceń (opisanych poniżej).

Lista poleceń #

Polecenie	Opis
address? \| a?	Odczytuje aktualny adres Modbus (Slave ID).
address=X \| a=X	Ustawia adres Modbus. Parametry: X – adres do ustawienia, liczba z zakresu <1, 255>.
offsetX? \| oX?	Odczytuje offset kalibracyjny dla czujnika DSX. X: numer czujnika <1, 16>.
offsetX=Y \| oX=Y	Ustawia offset dla czujnika. X: numer czujnika <1, 16>, Y: wartość offsetu <-32768, 32767>.
update_sensors \| us	Aktualizuje listę czujników – wykrywa i przypisuje podłączone czujniki.
set_offsets \| so	Automatycznie oblicza offsety dla wszystkich aktywnych czujników.
reset_sensors	Resetuje przypisania ID czujników i ich offsety.
read_sensors \| rs	Wyświetla aktualne odczyty temperatury z czujników.
save_config \| sc	Zapisuje konfigurację do pamięci Flash. Należy użyć po zmianie adresu Modbus i offsetów.
read_registers \| rr	Odczytuje wartości rejestrów Modbus.
read_definitions \| rd	Odczytuje definicje rejestrów Modbus: nazwa, adres, typ.
bootloader	Uruchamia urządzenie w trybie bootloadera w celu aktualizacji oprogramowania. Po podłączeniu do komputera urządzenie pojawi się jako dysk o nazwie RPI-RP2, na który należy skopiować plik firmware z rozszerzeniem uf2. Następnie urządzenie automatycznie zrestartuje się i uruchomi w trybie normalnej pracy.
restart	Restartuje urządzenie.
verbose=X \| v=X	Włącza lub wyłącza tryb szczegółowy (verbose), który wyświetla więcej komunikatów.
help \| ?	Wyświetla pomoc z listą dostępnych poleceń.

Typowe przypadki użycia #

Poniżej przedstawiono praktyczne przykłady konfiguracji i obsługi tMDS-16 za pomocą konsoli. Scenariusze te obejmują najczęstsze zadania integracyjne i kalibracyjne.

🔧 1. Zmiana adresu Slave Modbus

Podczas używania wielu urządzeń Modbus na jednej magistrali, należy przypisać każdemu unikalny adres.

address=5

Następnie zapisz nową konfigurację:

save_config

🌡️ 2. Ręczna kalibracja odczytów z czujnika

Aby ręcznie dostosować odczyty poszczególnych czujników, użyj offsetów indywidualnych.

Przykład: ustawienie offsetu −0.5°C dla czujnika nr 3:

offset3=-0.5

Zapisz zmiany:

save_config

⚙️ 3. Automatyczna kalibracja wszystkich czujników

Aby wyrównać odczyty wszystkich podłączonych czujników DS18B20, użyj komendy:

set_offsets

Polecenie oblicza średnią temperaturę ze wszystkich aktywnych czujników i ustawia offsety, które dopasowują każdy czujnik do tej wartości. Pozwala to zniwelować drobne różnice fabryczne i zwiększa spójność pomiarów w różnych środowiskach.

🛈 Przed uruchomieniem tej komendy zaleca się umieszczenie wszystkich czujników w jednym miejscu, przy stabilnej temperaturze. Odczekaj chwilę, aż czujniki się wyrównają, a następnie wykonaj kalibrację.

Komenda automatycznie zapisuje wyliczone offsety do pamięci Flash.

🔍 4. Odczyt bieżących wartości z czujników

Aby wyświetlić odczyty temperatury w konsoli:

read_sensors

♻️ 5. Wykrywanie podłączonych czujników

Po podłączeniu nowych czujników lub wymianie starych, zaktualizuj listę:

update_sensors

Aby zresetować przypisania ID czujników i ich offsety:

reset_sensors

🧪 6. Podgląd rejestrów Modbus

Aby wyświetlić aktualne wartości rejestrów:

read_registers

Aby wyświetlić listę rejestrów z nazwami, typami i adresami:

read_definitions

Rejestry Modbus #

Poniżej przedstawiono listę rejestrów Modbus dostępnych w urządzeniu.
Lista odpowiada wynikowi komendy read_definitions i zawiera nazwy, adresy, typy i dzielniki.

| Name                           | Addr | Type   | Func         | Divisor |
| ------------------------------ | ---- | ------ | ------------ | ------- |
| uptime                         | 3000 | uint32 | 0x04 (IREG)  |         |
| ds1                            | 3002 | int32  | 0x04 (IREG)  |      10 |
| ds2                            | 3004 | int32  | 0x04 (IREG)  |      10 |
| ds3                            | 3006 | int32  | 0x04 (IREG)  |      10 |
| ds4                            | 3008 | int32  | 0x04 (IREG)  |      10 |
| ds5                            | 3010 | int32  | 0x04 (IREG)  |      10 |
| ds6                            | 3012 | int32  | 0x04 (IREG)  |      10 |
| ds7                            | 3014 | int32  | 0x04 (IREG)  |      10 |
| ds8                            | 3016 | int32  | 0x04 (IREG)  |      10 |
| ds9                            | 3018 | int32  | 0x04 (IREG)  |      10 |
| ds10                           | 3020 | int32  | 0x04 (IREG)  |      10 |
| ds11                           | 3022 | int32  | 0x04 (IREG)  |      10 |
| ds12                           | 3024 | int32  | 0x04 (IREG)  |      10 |
| ds13                           | 3026 | int32  | 0x04 (IREG)  |      10 |
| ds14                           | 3028 | int32  | 0x04 (IREG)  |      10 |
| ds15                           | 3030 | int32  | 0x04 (IREG)  |      10 |
| ds16                           | 3032 | int32  | 0x04 (IREG)  |      10 |
| ds1_readErrors                 | 3034 | uint32 | 0x04 (IREG)  |         |
| ds2_readErrors                 | 3036 | uint32 | 0x04 (IREG)  |         |
| ds3_readErrors                 | 3038 | uint32 | 0x04 (IREG)  |         |
| ds4_readErrors                 | 3040 | uint32 | 0x04 (IREG)  |         |
| ds5_readErrors                 | 3042 | uint32 | 0x04 (IREG)  |         |
| ds6_readErrors                 | 3044 | uint32 | 0x04 (IREG)  |         |
| ds7_readErrors                 | 3046 | uint32 | 0x04 (IREG)  |         |
| ds8_readErrors                 | 3048 | uint32 | 0x04 (IREG)  |         |
| ds9_readErrors                 | 3050 | uint32 | 0x04 (IREG)  |         |
| ds10_readErrors                | 3052 | uint32 | 0x04 (IREG)  |         |
| ds11_readErrors                | 3054 | uint32 | 0x04 (IREG)  |         |
| ds12_readErrors                | 3056 | uint32 | 0x04 (IREG)  |         |
| ds13_readErrors                | 3058 | uint32 | 0x04 (IREG)  |         |
| ds14_readErrors                | 3060 | uint32 | 0x04 (IREG)  |         |
| ds15_readErrors                | 3062 | uint32 | 0x04 (IREG)  |         |
| ds16_readErrors                | 3064 | uint32 | 0x04 (IREG)  |         |
| version_major                  | 3100 | uint16 | 0x04 (IREG)  |         |
| version_minor                  | 3101 | uint16 | 0x04 (IREG)  |         |
| version_patch                  | 3102 | uint16 | 0x04 (IREG)  |         |
| address                        | 4000 | uint16 | 0x03 (HREG)  |         |
| offset1                        | 4001 | int32  | 0x03 (HREG)  |      10 |
| offset2                        | 4003 | int32  | 0x03 (HREG)  |      10 |
| offset3                        | 4005 | int32  | 0x03 (HREG)  |      10 |
| offset4                        | 4007 | int32  | 0x03 (HREG)  |      10 |
| offset5                        | 4009 | int32  | 0x03 (HREG)  |      10 |
| offset6                        | 4011 | int32  | 0x03 (HREG)  |      10 |
| offset7                        | 4013 | int32  | 0x03 (HREG)  |      10 |
| offset8                        | 4015 | int32  | 0x03 (HREG)  |      10 |
| offset9                        | 4017 | int32  | 0x03 (HREG)  |      10 |
| offset10                       | 4019 | int32  | 0x03 (HREG)  |      10 |
| offset11                       | 4021 | int32  | 0x03 (HREG)  |      10 |
| offset12                       | 4023 | int32  | 0x03 (HREG)  |      10 |
| offset13                       | 4025 | int32  | 0x03 (HREG)  |      10 |
| offset14                       | 4027 | int32  | 0x03 (HREG)  |      10 |
| offset15                       | 4029 | int32  | 0x03 (HREG)  |      10 |
| offset16                       | 4031 | int32  | 0x03 (HREG)  |      10 |