tMTH-4 - Miernik temperatury i wilgotności z interfejsem Modbus

tMTH-4 to moduł pomiaru temperatury i wilgotności z interfejsem Modbus RTU. Wyposażony jest w cztery niezależne magistrale I²C, przeznaczone do podłączania czujników temperatury i wilgotności AHT20/AM2301B, co pozwala na obsługę maksymalnie 4 czujników.
Dane temperatury i wilgotności są udostępniane poprzez rejestry Modbus.

tMTH-4 jest przeznaczony przede wszystkim do pracy jako moduł rozszerzeń dla urządzeń LK4 lub LK3.5+ (również kompatybilny z LK3.9), umożliwiając skalowalny i rozproszony pomiar temperatury i wilgotności.
Dostępny jest gotowy plik konfiguracyjny dla tych urządzeń, pozwalający na szybkie i bezproblemowe uruchomienie.

Podstawowe funkcje¶

Obsługa do 4 czujników temperatury i wilgotności AHT20/AM2301B (przez 4 niezależne magistrale I²C).
Udostępnianie odczytów z czujników poprzez protokół Modbus RTU.
Kompatybilność z urządzeniami LK4, LK3.5+ oraz LK3.9.
Możliwość podłączenia do komputera przez USB w celu uzyskania dostępu do konsoli konfiguracyjnej (opisanej w dalszej części).

Specyfikacja techniczna¶

Parametr	Wartość
Zasilanie	5-12 V DC (złącze) 5 V (USB)
Obsługa czujników	Do 4 × AHT20/AM2301B
Interfejsy	I²C: 4 magistrale przez złącza RJ12, Modbus RTU (RS485), Serial (przez USB; 115200 baud)
Wymiary	74 × 40 × 30 mm (bez uchwytu DIN)
Waga	50 g

Domyślna konfiguracja¶

Po wyjęciu z pudełka tMEM jest wstępnie skonfigurowany z następującymi ustawieniami:

Modbus Slave ID: 1
Częstotliwość magistrali I²C: 20 kHz dla wszystkich 4 wejść

Ustawienia te odpowiadają większości standardowych instalacji. Jeśli jednak chcesz zmienić adres Modbus, zobacz sekcję poniżej, a jeśli potrzebujesz zmienić inne ustawienia, przejdź do sekcji Zaawansowana konfiguracja.

Szybka konfiguracja adresu Modbus¶

Jeśli chcesz zmienić adres Modbus, możesz to zrobić za pomocą wbudowanego przycisku funkcyjnego oraz diody LED znajdujących się na płytce PCB. Przycisk znajduje się przy krawędzi płytki przeciwnej do strony, na której znajdują się port USB oraz złącza Modbus i zasilania.

Aby odczytać aktualny adres:

Naciśnij przycisk jeden raz.
Dioda LED zamiga, wskazując adres.
(Na przykład 2 mignięcia = adres 2.)

Aby ustawić nowy adres:

Naciśnij i przytrzymaj przycisk.
Po 2 sekundach dioda LED mignie raz.
Przytrzymaj — dioda będzie migać raz na sekundę, maksymalnie do 5 razy.
Zwolnij przycisk po liczbie mignięć odpowiadającej żądanemu adresowi.
(Na przykład, dla adresu 3, zwolnij przycisk po trzecim mignięciu.)

⚠️ Jeśli przytrzymasz przycisk dłużej niż 7 sekund, procedura zostanie anulowana i zmiany nie zostaną wprowadzone.

Dodatkowe opcje konfiguracji znajdziesz w sekcji Zaawansowana konfiguracja.

Integracja z LK¶

Moduł tMTH-4 bezproblemowo integruje się z urządzeniami LK4 i LK3.5+. Można go zasilać bezpośrednio z kontrolera LK za pomocą wyjść 5 V i GND. Następnie należy go podłączyć – samodzielnie lub razem z innymi urządzeniami Modbus – do zacisków Modbus A+ i B− kontrolera LK, aby nawiązać komunikację.

Po podłączeniu skonfiguruj niestandardowy moduł Modbus w LK, korzystając z gotowego presetu konfiguracyjnego dostępnego w sekcji Do pobrania. Preset można łatwo zmodyfikować tak, aby odczytywać tylko potrzebne parametry, np. wybrane czujniki temperatury i wilgotności.

Aktualizacja firmware¶

Aby zaktualizować firmware, urządzenie musi zostać uruchomione w trybie bootloadera. W tym trybie po podłączeniu do komputera pojawi się jako urządzenie pamięci masowej o nazwie RPI-RP2. Wystarczy skopiować plik nowego firmware na ten nośnik. Po przesłaniu, urządzenie automatycznie uruchomi się ponownie i wznowi normalną pracę z nowym firmware.

Włączanie trybu bootloadera¶

Tryb bootloadera można włączyć na dwa sposoby:

Przez konsolę USB
Podłącz urządzenie do komputera i otwórz konsolę szeregową (patrz sekcja Zaawansowana konfiguracja).
Następnie wyślij polecenie bootloader.
Połączenie zostanie przerwane, a urządzenie uruchomi się ponownie w trybie bootloadera.
Za pomocą pól stykowych JP2 (metoda sprzętowa)
Otwórz obudowę urządzenia, aby uzyskać dostęp do JP2 jumper pad — dwóch sąsiadujących pól stykowych na płytce PCB.
Tymczasowo zewrzyj oba pola (np. pęsetą lub innym metalowym narzędziem) przed podłączeniem urządzenia do komputera przez USB.
Przytrzymaj zwarcie przez chwilę podczas uruchamiania urządzenia. Gdy urządzenie wejdzie w tryb bootloadera, usuń zwarcie.

W starszych rewizjach sprzętowych zamiast tego używany jest przycisk FLASH / SW znajdujący się na płytce PCB.
Należy go nacisnąć i przytrzymać przed podłączeniem urządzenia do komputera przez USB, a następnie zwolnić po wejściu urządzenia w tryb bootloadera.

Pliki firmware są dostępne w sekcji Do pobrania.

Zaawansowana konfiguracja¶

Aby zmienić ustawienia, należy podłączyć tMTH-4 do komputera przez USB. Urządzenie może być zasilane przez USB, więc dodatkowe zasilanie nie jest wymagane.

Wymagane oprogramowanie¶

Do nawiązania połączenia z urządzeniem potrzebny jest program obsługujący komunikację szeregową. Popularne narzędzia to:

PuTTY
TeraTerm
PySerial (biblioteka Python), która zawiera narzędzia takie jak pyserial-miniterm (do obsługi połączenia) oraz 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 następująco:
```
COM1
COM3
COM15
COM16
COM17
```
Podłącz urządzenie
Podłącz tMTH-4 i uruchom polecenie ponownie. Nowy port COM (np. COM11) będzie odpowiadał podłączonemu urządzeniu.
Połącz się z tMTH-4
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 nawiązaniu połączenia możesz wysyłać polecenia do urządzenia. Każde polecenie należy zakończyć klawiszem Enter. Przydatnym poleceniem jest ? lub help, które wyświetla listę dostępnych poleceń (opisanych poniżej).

Lista poleceń¶

Polecenie	Opis
address? \| a?	Odczytuje adres Modbus (Slave ID).
address=X \| a=X	Ustawia adres Modbus. Parametry: X – adres do ustawienia, liczba `<1, 255>`.
frequency? \| f?	Odczytuje częstotliwość magistrali I²C (dla wszystkich interfejsów), wartość w Hz.
frequency=X \| f=X	Ustawia częstotliwość magistrali I²C w Hz. Parametry: X – częstotliwość do ustawienia, liczba `<10_000, 400_000>`.
read_sensors \| rs	Odczytuje aktualne wartości z czujników.
init_sensors \| is	Wykrywa i inicjalizuje czujniki.
save_config \| sc	Zapisuje konfigurację do pamięci Flash. Należy użyć po zmianie adresu Modbus.
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 firmware. Po podłączeniu do komputera pojawi się jako urządzenie pamięci masowej o nazwie `RPI-RP2`, do którego należy skopiować plik firmware z rozszerzeniem `uf2`. Następnie urządzenie uruchomi się ponownie w trybie normalnej pracy.
restart	Uruchamia ponownie urządzenie.
verbose=X \| v=X	Włącza lub wyłącza tryb szczegółowy (verbose), który wyświetla więcej komunikatów.
help \| ?	Wyświetla komunikat pomocy z listą dostępnych poleceń.

Typowe przypadki użycia¶

Niektóre polecenia są przydatne tylko w określonych sytuacjach.

Adresowanie Modbus
W przypadku używania wielu urządzeń tMTH-4 na jednej magistrali Modbus lub razem z innym urządzeniem o tym samym adresie, zaleca się zmianę adresu za pomocą polecenia address=X, aby każde urządzenie miało unikalny adres.

Wykrywanie czujników
Czujniki są wykrywane i inicjalizowane podczas uruchamiania urządzenia. Aby zainicjalizować czujniki podłączone później, użyj polecenia init_sensors.

Zapisywanie zmian
Po zmianie ustawień za pomocą poleceń address=X lub frequency=X należy użyć polecenia save_config, aby zapisać konfigurację w pamięci trwałej. W przeciwnym razie zmiany zostaną utracone po zaniku zasilania lub ponownym uruchomieniu urządzenia.

Rejestry Modbus¶

Poniżej znajduje się lista rejestrów Modbus dostępnych w urządzeniu.
Zawartość odpowiada wynikowi polecenia read_definitions i zawiera nazwy rejestrów, adresy, typy oraz dzielniki.

| Name                           | Addr | Type   | Func         | Divisor |
| ------------------------------ | ---- | ------ | ------------ | ------- |
| uptime                         | 3000 | uint32 | 0x04 (IREG)  |         |
| temperature1                   | 3002 | int32  | 0x04 (IREG)  |      10 |
| humidity1                      | 3004 | int32  | 0x04 (IREG)  |      10 |
| temperature2                   | 3006 | int32  | 0x04 (IREG)  |      10 |
| humidity2                      | 3008 | int32  | 0x04 (IREG)  |      10 |
| temperature3                   | 3010 | int32  | 0x04 (IREG)  |      10 |
| humidity3                      | 3012 | int32  | 0x04 (IREG)  |      10 |
| temperature4                   | 3014 | int32  | 0x04 (IREG)  |      10 |
| humidity4                      | 3016 | int32  | 0x04 (IREG)  |      10 |
| version_major                  | 3100 | uint16 | 0x04 (IREG)  |         |
| version_minor                  | 3101 | uint16 | 0x04 (IREG)  |         |
| version_patch                  | 3102 | uint16 | 0x04 (IREG)  |         |
| address                        | 4000 | uint16 | 0x03 (HREG)  |         |
| frequency                      | 4001 | uint32 | 0x03 (HREG)  |         |