Introdução ao SenseCAP ONE Compact Weather Sensor

Pré-instalação

Instalação

Instalação

Introdução à interface do dispositivo

Existem dois conectores na parte inferior do dispositivo.

• A interface USB Type-C permite que você conecte o seu computador ao dispositivo com um cabo USB Type-C comum para configuração.

• A interface principal de dados pode ser conectada ao cabo M12 de 8 pinos, suportando múltiplos protocolos de barramento

Conectar com cabo USB

Cabo M12

O dispositivo adota um conector M12 de 8 pinos, os pinos de cores diferentes fornecem alimentação e comunicação de dados (conforme mostrado no diagrama acima).

Ao trabalhar com RS-485, você pode conectar apenas 4 fios (sem usar a função de aquecimento), e o restante pode ser individualmente envolvido com fita para evitar curto-circuito

Os furos do cabo e os pinos do conector do dispositivo devem estar alinhados quando o cabo for conectado.

Conecte o cabo e aperte-o no sentido horário

Nota: o cabo deve estar alinhado com a parte inferior antes de inseri-lo na base. Caso contrário, os pinos desalinhados podem causar anomalias na comunicação.

Ao usar o dispositivo com função de aquecimento, é necessária uma fonte de alimentação separada de 24V (recomenda-se 24V@1A). O fio cinza 5 é conectado ao negativo da fonte de alimentação, e o fio rosa 6 é conectado ao polo positivo da fonte de alimentação.

Instalar o dispositivo

Existem dois principais métodos de instalação, montado em um poste com uma luva ou em uma plataforma com uma placa de flange.

O tamanho da luva é mostrado abaixo.

Recomenda-se que o diâmetro do poste seja menor ou igual a 75cm.

A dimensão da placa de flange é mostrada abaixo.

Nota: Para obter os dados de direção do vento mais precisos possível, certifique-se da orientação física para o norte durante a instalação, alinhando a seta na base diretamente para o norte verdadeiro. Caso contrário, ative a bússola eletrônica durante a configuração.

Modo de operação do dispositivo

Após a instalação, você pode ligar o dispositivo, configurá-lo e coletar dados do dispositivo.

O dispositivo possui dois modos de operação, modo de configuração e modo de trabalho.

Configurar o dispositivo via porta USB

Há uma tampa redonda à prova d'água na parte inferior do dispositivo. Gire-a no sentido anti-horário para remover esta tampa, e você verá um conector USB Type-C e um botão de configuração.

Conecte o dispositivo ao seu computador com um cabo USB Type-C. O computador instalará automaticamente o driver do dispositivo. Após a instalação bem-sucedida do driver, você poderá ver uma porta serial no gerenciador de dispositivos.

Se o driver não for instalado automaticamente, clique neste link para baixar manualmente e instalar o driver.（A versão é CP210x Windows Drivers）

Existem dois métodos para configurar o dispositivo:

• SenseCAP ONE Configuration Tool

• Ferramenta de depuração serial

SenseCAP ONE Configuration Tool

SenseCAP ONE Configuration Tool oferece uma interface gráfica para você configurar o dispositivo. Você pode baixar a ferramenta pelo link do GitHub abaixo:

<https://github.com/Seeed-Solution/SenseCAP-One-Configuration-Tool/releases>

Selecione o software para o respectivo sistema operacional, Windows, macOS ou Linux, de acordo com suas necessidades.

A próxima imagem mostra a interface principal do SenseCAP ONE Configuration Tool.

1. Abra o software, clique na caixa suspensa na porta serial e selecione a porta serial correspondente ao dispositivo.

2. Defina a taxa de transmissão (Baud rate) para 9600.

3. Clique em Connect, se a conexão for bem-sucedida, a área de dados do sensor à direita mostrará as medições correspondentes.

Clique em Settings para entrar nas configurações do dispositivo e clique em "Read From Device" para obter informações sobre o dispositivo.

1. Selecione o protocolo de comunicação. No exemplo aqui, escolhemos o RS-485 Modbus RTU.

2. Modifique o endereço Modbus: escreva o endereço em Modbus address e, em seguida, clique em "Write to Device".

Na página de configuração, você pode modificar o seguinte: nome do dispositivo, tipo de dados e intervalo de envio de dados. Após qualquer modificação, será necessário clicar em "Write to Device" para que as alterações entrem em vigor.

Nas configurações de aplicação, você pode definir o ciclo para a ferramenta ler os dados do sensor, com o mínimo de 2S, e um intervalo de pontos para a curva.

Clique em "Firmware Update" para atualizar o firmware do dispositivo. Entre em contato com o time de vendas ou suporte técnico em ([email protected]) para obter o firmware.

Na página de atualização, você precisará escolher atualizar o firmware da placa principal ou o firmware da placa de driver. Selecione o arquivo de firmware no seu repositório local e clique em "Update Now". Se houver uma queda de energia inesperada durante o processo de atualização, a atualização não será executada. Você precisará repetir o mesmo processo para atualizar o firmware.

Atualização de firmware

1. Abra SenseCAP One Configuration Tool

2. Conecte o dispositivo ao seu computador via cabo Type-C

3. Abra o software, selecione a porta COM correta para o dispositivo e clique em "Connect"

4. Após conectar, clique em "Firmware Update"

5. Selecione a placa de destino e o arquivo de firmware correspondente

• Selecione a Master board

• Clique em "Local File" e navegue até a pasta do firmware

• Clique em "Update"

6. Pressione o botão Reset no dispositivo (localizado ao lado da porta Type-C) após clicar em "Update".

O processo de atualização começará alguns segundos após pressionar o botão.

7. Quando a atualização estiver concluída, pressione o botão Reset novamente e, em seguida, clique em "OK" na tela.

8. Repita as etapas acima para gravar outro firmware em Slave Board 1.

9. Feche a janela Firmware Update após a conclusão e clique em "Disconnect".

Isso conclui todas as etapas de atualização de firmware para a estação meteorológica.

Ferramenta de depuração serial

As configurações de comunicação são as seguintes:

• No Serial Debug Assistant, selecione a porta COM correspondente.

• Marque a caixa de seleção "click Enter to start a new line".

• Defina a taxa de baud para 9.600.

• Envie na área de envio.

• Se você receber a mensagem 0XA correspondente na janela de recepção serial, a configuração foi bem-sucedida. Caso contrário, verifique a porta COM e a taxa de baud.

Verifique o comando ASIIC detalhado no próximo capítulo.

Protocolos de Comunicação

O dispositivo suporta os seguintes protocolos de comunicação:

Protocolo Modbus-RTU

Parâmetros de comunicação do protocolo

Formato de mensagem do protocolo Modbus-RTU

Os dados do sensor são armazenados no Input Register e são somente leitura.

O endereço do dispositivo e a taxa de baud de comunicação do RS-485 são armazenados no Holding Register e podem ser modificados.

Cada registrador tem 16 bits e ocupa 2 bytes.

Ler a mensagem do input register.

Ler e escrever o holding register.

Definição de endereço de registrador

Leitura Modbus-RTU

Aqui está um exemplo da ferramenta Modbus Poll

(faça o download em <https://www.modbustools.com/download.html>).

Parâmetros de conexão de configuração: taxa de baud 9600bps, 8 bits de dados, sem paridade, 1 bit de parada.

Leia o registrador de temperatura do ar 0x0000 a 0x0001, clique em Setup e selecione Read/Write Definition

Defina o slave ID padrão (5-in-1 é 10, 7-in-1 é 20, 9-in-1 é 38), código de função 04, endereço inicial 0, quantidade (5-in-1 é 6, 7-in-1 é 28, 9-in-1 é 32);

Agora o computador lê os dados do sensor a cada 1 segundo, e a medição (linha 0 e linha 1) é mostrada na figura abaixo; após dividir a medição por 1000, obtém-se o valor real da temperatura, 28300/1000 = 28,3 °C

À direita, você pode verificar os pacotes de dados brutos enviados e recebidos.

Quando a temperatura é positiva:

1. Host envia 01 04 00 00 00 02 71 CB

2. Slave responde 01 04 04 00 00 6E 8C D6 41

3. Retorna dados de temperatura 0x00006E8C (Hex), convertidos para decimal = 28300, obtenha a temperatura do ar correspondente dividindo por 1000, temperatura do ar = 28300/1000 = 28,3 °C

Quando a temperatura é negativa

A temperatura precisa ser obtida por meio de um cálculo de complemento.

1. Host envia 01 04 00 00 00 02 71 CB

2. Slave responde 01 04 04 FF FF FC 18 D6 41

3. Dados de temperatura retornados FFFFFC18H (complemento Hex).

4. O código original é - (FF FF FC 18-1 = FF FF FC 17) = 80 00 03 E8(Hex) = -1000 (Decimal).

5. Então a medição de temperatura é -1000/1000 = -1°

Decodificação S500

Leia o registrador 0x0000~0x0005.

Enviar comando: 0A 04 00 00 00 06 71 73（Check code）；

Retorno: 26 04 40 00 00 70 80（Temperatura）00 00 95 10（Umidade） 06 07 94 40（Pressão do ar）99 09（Check code）；Leia o registrador 0x0008~0x0013. Enviar comando: 0A 04 00 08 00 0C 70 B6（Check code）；

Retorno: 0A 04 0C 00 00 00 00（Direção mínima do vento）00 03 6E 84（Direção máxima do vento）00 03 C8 C0（Direção média do vento）00 00 00 00（Velocidade mínima do vento）00 00 04 BC（Velocidade máxima do vento）00 00 02 10（Velocidade média do vento）BC 78（Check code）

Decodificação S600

Leia o registrador 0x0000~0x0013

Enviar comando: 45 03 00 00 00 13 0B 43

Retorno: 45 04 40 00 00 70 80（Temperatura） 00 00 95 10（Umidade） 06 07 94 40（Pressão do ar） 00 00 00 00（Luz） 00 00 00 00（Direção mínima do vento） 00 00 00 00（Velocidade máxima do vento） 00 00 00 00（Direção média do vento） 00 00 00 00 （Velocidade mínima do vento） 00 00 00 00（Velocidade máxima do vento） 00 00 00 00（Velocidade média do vento）77FD（Check code）

Decodificação S700

Leia o registrador 0x0000-0x001F e 0x0030-0x0033.

Enviar comando: 14 04 00 00 00 20 F3 06

Retorno: 14 04 40 00 00 70 80（Temperatura） 00 00 95 10（Umidade） 06 07 94 40（Pressão do ar） 00 00 00 00（Luz） 00 00 00 00（Direção mínima do vento） 00 00 00 00（Direção máxima do vento） 00 00 00 00（Direção média do vento） 00 00 00 00 （Velocidade mínima do vento）00 00 00 00（Velocidade máxima do vento) 00 00 00 00（Velocidade média do vento） 00 00 00 00（Chuva acumulada） 00 00 00 00（Duração da chuva acumulada） 00 00 00 00（Intensidade da chuva） 00 00 00 00（Intensidade máxima da chuva） 00 00 6A 7C（Temperatura de aquecimento） 00 00 00 00（O estado de tombamento） 99 09（Check code）

Decodificação S900

Leia o registrador 0x0000-0x001F e 0x0030-0x0033.

Enviar comando: 26 04 00 00 00 20 F7 05

Retorno: 26 04 40 00 00 70 80 (Temperatura) 00 00 95 10(Umidade) 06 07 94 40(Pressão do ar) 00 00 00 00(Luz) 00 00 00 00(Direção mínima do vento) 00 00 00 00(Direção máxima do vento) 00 00 00 00(Direção média do vento) 00 00 00 00 (Velocidade mínima do vento) 00 00 00 00(Velocidade máxima do vento) 00 00 00 00(Velocidade média do vento) 00 00 00 00(Chuva acumulada) 00 00 00 00(Duração da chuva acumulada) 00 00 00 00(Intensidade da chuva) 00 00 00 00(Intensidade máxima da chuva)00 00 6A 7C(Temperatura de aquecimento) 00 00 00 00(O estado de tombamento) 99 09(Check code)

PM2.5 e PM10 precisam ser lidos separadamente：

Enviar comando: 26 04 00 30 00 04 F7 11

Retorno: 26 04 08 00 00 90 88(PM2.5) 00 00 A4 10(PM10) 13 FA(Check code)

Decodificação S1000

Leia o registrador 0x0000-0x001F e 0x0030-0x0033.

Enviar comando: 2B 04 00 00 00 20 F6 18

Retorno: 2B 04 40 00 00 70 80 (Temperatura) 00 00 95 10(Umidade) 06 07 94 40(Pressão do ar) 00 00 00 00(Luz) 00 00 00 00(Direção mínima do vento) 00 00 00 00(Direção máxima do vento) 00 00 00 00(Direção média do vento) 00 00 00 00 (Velocidade mínima do vento) 00 00 00 00(Velocidade máxima do vento) 00 00 00 00(Velocidade média do vento) 00 00 00 00(Chuva acumulada) 00 00 00 00(Duração da chuva acumulada) 00 00 00 00(Intensidade da chuva) 00 00 00 00(Intensidade máxima da chuva)00 00 6A 7C(Temperatura de aquecimento) 00 00 00 00(O estado de tombamento) 99 09(Check code)

PM2.5, PM10 e CO2 precisam ser lidos separadamente：

Enviar comando: 2B 04 00 30 00 04 F6 0C

Retorno: 2B 04 08 00 00 90 88(PM2.5) 00 00 A4 10(PM10) 13 FA(Check code)

Leia o registrador 0x0040~0x0041.

Enviar comando:2B 04 00 40 00 02 77 D5

Retorno:2B 04 04 00 0C EC 98 （CO2） FD 2F （Check code）；

Sensor de ruído

O sensor de ruído é usado como um sensor RS485 independente, que é conectado em paralelo com outras unidades de medição no mesmo barramento RS-485, portanto, precisa ser lido e configurado separadamente.

Especificação:

Protocolo de leitura de dados e configuração:

O protocolo de comunicação adota o protocolo padrão RS485 Modbus-RTU e os parâmetros de comunicação do protocolo são os seguintes:

Consultando os dados do sensor de ruído (endereço: 40, 0x28) :

Se a consulta for bem-sucedida, as seguintes informações serão retornadas:

DB real = valor do registrador /100

O valor do registrador de ruído é 0x128E=4750, e o valor é =4750/100=47,5dB

Protocolo ASCII

Definição de comando

Formato de comando de consulta

Os comandos têm dois formatos:

1. Um comando sem = refere-se ao método básico de consulta.

Exemplo: ?<CR><LF> indica consultar o endereço do dispositivo

2. Um comando com = refere-se a uma consulta com um argumento

Exemplo: 0XA;BD=?<CR><LF> indica consultar a taxa de baud do dispositivo

Formato de comando de configuração

Definir um parâmetro especificado, como definir uma taxa de baud.

Exemplo: 0XA;BD=96<CR><LF> indica consultar a taxa de baud do dispositivo

Lista de comandos

Por favor, consulte: SenseCAP ONE/SenseCAP ONE V3 Compact Weather Station User Guide

SDI-12

A comunicação SDI-12 adota três fios, dois dos quais são fios de alimentação do sensor e o outro é o fio de sinal SDI-12.

Cada sensor no barramento SDI-12 possui um endereço exclusivo, que pode ser definido como '0', '1' ~ '9', 'A' ~ 'Z', 'A' ~ 'Z'. O endereço SDI-12 do SenseCAP ONE é, por padrão, '0'. As instruções suportadas por este sensor são mostradas no próximo capítulo, onde cada instrução está em conformidade com o SDI-12 v1.4.

O sensor é alimentado por uma fonte de alimentação DC de 3,6~16V. Após o sensor ser energizado, ele entrará imediatamente no modo de suspensão e aguardará o equipamento de aquisição de dados enviar instruções. O SDI-12 usa uma taxa de baud de 9600bps, 1 bit de início (nível alto), 7 bits de dados (alto 0 e baixo 1, lógica invertida), 1 bit de paridade par e 1 bit de parada.

A sequência de cada byte enviado é mostrada na figura a seguir:

Comando e resposta SDI-12

Por favor, consulte SenseCAP ONE/SenseCAP ONE V3 Compact Weather Station User Guide

Leitura SDI-12

Fiação do SDI-12

Use o depurador USB para SDI-12 para se comunicar com o dispositivo

As configurações de comunicação:

Conecte o fio verde (GND Data) e o fio amarelo (SDI-12 Data) ao depurador USB para SDI-12.

E conecte o fio vermelho (Vin+ positivo de alimentação) e o fio marrom (Vin- terra de alimentação) à fonte de alimentação de 12V.

Baixe o assistente de depuração de porta serial: <https://github.com/Neutree/COMTool>, e então abra a ferramenta de depuração de porta serial.

• Escolha o número de porta correto

• Defina a taxa de baud para a taxa de baud do depurador USB para SDI-12 (observe que não é a taxa de baud do protocolo SDI-12)

• Marque "CRLF"

• Clique para abrir a porta serial.

• Envie o comando de consulta de endereço do dispositivo "?!", se você puder ver a resposta "0", significa que a conexão está OK.

Iniciar medição

Leia temperatura do ar, umidade do ar, pressão barométrica, intensidade luminosa

Envie o "comando de início de medição 0M!", o sensor primeiro responde com "00024", o que significa que o comando "0M!" leva 2 segundos para medir e retorna 4 valores medidos. Após 2 segundos, o sensor responde com seu próprio endereço "0", indicando que a medição foi concluída.

Em seguida, envie "comando de leitura do valor medido 0D0!" para obter os 4 valores medidos desta medição, que são temperatura do ar +27,01℃, umidade do ar 64,74%, pressão barométrica 100720Pa e intensidade luminosa 10Lux.

Use o comando de medição estendida 0M1! para ler direção mínima do vento, direção máxima do vento, direção média do vento, velocidade mínima do vento, velocidade máxima do vento e velocidade média do vento. O dispositivo responde com "00056", o que significa que o comando "0M1!" leva 5 segundos para medir e retorna 6 valores medidos. Após 5 segundos, o dispositivo responde com seu próprio endereço "0", indicando que a medição foi concluída.

Em seguida, envie "comando de leitura do valor medido 0D0!" para obter os 6 valores medidos desta medição, que são direção mínima do vento 345,9 graus, direção máxima do vento 347,5 graus, direção média do vento 346,3 graus, velocidade mínima do vento 2,8m/s, velocidade máxima do vento 2,8m/s, velocidade média do vento 2,8m/s.

Em seguida, envie "comando de medição contínua 0R2! o dispositivo retorna 4 valores medidos: precipitação acumulada 1,2mm, duração da precipitação acumulada 20 segundos, intensidade de precipitação 1,2mm/h, intensidade máxima de precipitação 72,0mm/h.

Código de erro

Código de erro Modbus

Código de erro ASCII

Código de erro SDI-12

Recurso

SenseCAP ONE/SenseCAP ONE V3 Compact Weather Station User Guide

FAQ

Como a velocidade e a direção média do vento são calculadas?

A janela de tempo médio padrão é de 5s. Dentro desta janela, o dispositivo coletará dados de velocidade e direção do vento cinco vezes e retornará um valor médio.