Если у вас большой и серьезный ЦОД, то параметрия температурных режимов не является проблемой. Существуют проверенные решения, например, программируемые контроллеры TAC Xenta, которые работают через LonWorks. Именно так мы собираем данные в московском ЦОД Datahouse. Но непосвящённому смертному весьма непросто собрать правильные показатели из этой связки и выводить их в мониторинг в нужном виде. К тому же решение промышленное и достаточно дорогостоящее. Поэтому при строительстве новой гермозоны
в Екатеринбурге мы решили поэкспериментировать и внедрить альтернативное решение по измерению температуры в холодных и горячих коридорах.

Ничто не предвещало беды…

Так как множество систем в этом ЦОДе завязано на открытом коммуникационном протоколе Modbus мы решили заказать температурные датчики, работающие по этой шине, и собирать данные с дальнейшей интерпретацией в интерфейсе мониторинга. Недорогие датчики быстро нашлись на известном китайском сайте и были заказаны партиями в количестве 20 и 40 штук.

Первая партия из 20 штук пришла достаточно оперативно, но при детальном рассмотрении стало понятно, что датчики незначительно отличаются корпусами. Важно ли это, как выяснилось да.

Из первой партии завелось 15 датчиков. Так как острой потребности в остальных не было, пока работали с ними. К моменту прихода второй партии выявили, что часть уже установленных в шину датчиков имеет поведение новогодней елки: показывают некорректные данные, отдают checksum error или отваливаются по таймауту.

Анализ второй партии показал, что в ней процент брака в разы выше.
В итоге из 60 датчиков мы получили всего 8 стабильных с правильными показаниями.

Вот так это выглядело:

Самое простое решение — отказаться от этой затеи или заказать кучу датчиков и выбрать
из них не бракованные, но это не наш метод.

Не ищем легких путей…

Вскрыли, посмотрели: микросхемы идентичны. Значит дело в прошивке.  

Кстати, обратите внимание на заводское крепление кабеля – оно было лишь на половине устройств. На остальных пришлось заливать кабель из термопистолета – получилось прочней
и надежней.

Пока разбирались с работоспособностью датчиков поняли, как без особых сложностей обнаружить «кривую» версию прошивки. Если кроме Modbus работают обычные текстовые команды READ, PARAM, AUTO, STOP — значит прошивка хорошая. В «мертвых» прошивках текст не отдается.

Решили взять прошивку с этих живых 8 датчиков, купили программатор Nu-Link,
но хитрые китайцы заблокировали чтение прошивки. То есть перезалить можно, а считать - нельзя.  Запросы правильных прошивок у поставщика потерпели фиаско:
«Я продаван, я не разработчик».

И тут я психанул, схватил крепкие напитки и закрылся у себя.
Через пару дней вышел с прошивками и программой.

За основу был взят Keil, пакет С51, позволяющий работать с 8-битными MCU.

В начале я научил читать сенсор SHT 20 (который собственно и снимает температурные данные), потом научил передавать эти данные по Modbus. В виду того, что этот MCU ни что иное как Nuvoton N76E003AT20, то вся база знаний, видимо, сосредоточена в руках наши китайских друзей.

В итоге i2c и Modbus сделал быстро, а вот с таймерами пришлось повозиться. Чтобы не было коллизий в шине, добавил возможность смены SLAVE_ID без выключения датчика — в Китайской версии прошивки после смены адреса его нужно было обязательно выключать, что не очень удобно.

Начали шить новой прошивкой, из семи прошитых получили семь успешных и стабильных устройств. Так понемногу реанимировали все датчики, присвоили им номера и подключили витой парой в шину.

Так стало:

Если говорить про результаты измерений, то нормальные показания появляются только
в помещении с явной циркуляцией и движением воздуха. Без продува датчик показывает 30°С. Это объясняется тем, что внутри установлен стабилизатор напряжения, который преобразует 24В в 3.3В, переводя разность в тепло.

Относительно влажности, пока можно утверждать, что требуется дополнительная калибровка, но способа ее произвести мы пока не придумали. Тем не менее, прямое воздействие, например, дыханием – увеличивает показания влажности. В любом случае, через пару регистров это можно сделать по месту установки.

Несмотря на возникшие осложнения, данное решение имеет два очевидных преимущества: стоимость и гибкость. Датчики можно установить в любом удобном месте, точечно или объединить в гирлянды. Можно измерять как общую температуру, так и частные показания отдельных приборов и устройств. И самое важное, что все это отлично работает по Modbus.

Программа выложена на GitHub – кому интересно, можно забрать и поиграться.
Стоимость датчика всего 300 ?, правда, нужен программатор.