Armadillo-IoT：EnOcean通信のCTセンサー（Pressac製）を使ってみる

at_kazutaka.bito

2015年11月15日 9時58分

（2016.2.9：ESPとEEPの資料名が逆に表記されていたのを修正） Armadillo-IoT＋EnOceanアドオンモジュールで、下記のEnOcean通信のCTセンサー（Pressac製）を使って、電流、電力データを受信してみた。

EnOcean通信のCTセンサーからのデータの確認方法、サンプルプログラムを下記に示す。（サンプルプログラムで取得した電流、電力データを、簡易的にHerokuに送信してWebブラウザで確認する方法も示す。）

1.CTセンサーの用法の確認

上記URLの情報より、動作確認に必要な個所を抜粋する。
・2相式、3相式とのことから、3相3線式の計測用？
・通信にはクランプに一定の電流が必要
　　2相式：2つのクランプの合計が0.3A以上
　　3相式：3つのクランプの合計が2A以上
・測定範囲
　　2相式：0.3A～63A
　　3相式：2A～200A
・通信間隔は30秒
・通信データからは下記のように電流が読み取れる。AC100V換算。
　　2相式：2つのクランプから計算した電力（W）
　　3相式：3つのクランプそれぞれの電流（A）
・データは、EEP(EnOcean Equipment Profiles)の形式で、
　　2相式：A5-12-01
　　3相式：D2-32-02
　になっている。
・通信開始には、Learn Buttonを押す。このときLEDが一瞬点灯する。

2.機材の準備

・Armadillo-IoT＋EnOceanアドオンモジュール
　今回は、Armadillo-IoTのアドオンインタフェースのコネクタ"CON1"にEnOceanアドオンモジュールを接続した。

　下記説明内のEnOcean通信時のデバイスファイル"/dev/ttymxc3"の箇所は、アドオンモジュールを接続するコネクタ
　CON1、CON2に応じて、
　　CON1使用時：/dev/ttymxc3
　　CON2使用時：/dev/ttymxc0
　と読み替える必要がある。

・2相式CTセンサー（EnOcean通信）

・3相式CTセンサー（EnOcean通信）

注）上記1で確認したとおり、CTセンサーの通信のために、
　　2相式：2つのクランプの合計が0.3A以上
　　3相式：3つのクランプの合計が2A以上
を満たすことができる配線に取り付けること。

3.とりあえずCTセンサーのデータを読んでみる

3.1.CTセンサーのLearnButtonを押して、EnOcean通信を開始する。
　筐体の穴の奥にボタンがあるので、導電性のない細い棒で押す。

　穴の近くのLEDが一瞬点灯すれば、通信開始成功。
　点灯しない場合は、通信開始していない、
　　2相式：2つのクランプの合計が0.3A以上
　　3相式：3つのクランプの合計が2A以上
　を満たしていないと考えられる。

3.2.Armadillo-IoTを起動して、ログインする。

3.3.EnOceanで受信したデータを読む。
Armadillo-IoT ゲートウェイスタンダードモデル製品マニュアル　6.12.1. EnOcean無線データを受信するを参考に

[root@armadillo-iotg (ttymxc1) ~]# stty -F /dev/ttymxc3 57600 raw
[root@armadillo-iotg (ttymxc1) ~]# hexdump -Cv /dev/ttymxc3

と実行すると、下記のようなログ（3相式の場合）が得られる。（CTセンサーの通信間隔（30秒）ごとに1～2行追加される。）

00000000  55 00 0c 02 0a e6 24 04  01 51 19 40 04 b0 4c 04  |U.....$..Q.@..L.|
00000010  b0 05 01 29 ca 55 00 0c  02 0a e6 24 04 01 51 19  |...).U.....$..Q.|
00000020  40 04 c0 4c 04 b0 37 01  29 ca 55 00 0c 02 0a e6  |@..L..7.).U.....|
00000030  24 04 01 51 19 40 04 c0  4c 04 a0 47 01 29 ca 55  |$..Q.@..L..G.).U|
00000040  00 0c 02 0a e6 24 04 01  51 19 40 04 c0 4c 04 a0  |.....$..Q.@..L..|
00000050  47 01 29 ca 55 00 0c 02  0a e6 24 04 01 51 19 40  |G.).U.....$..Q.@|
00000060  04 c0 4c 04 b0 37 01 29  ca 55 00 0c 02 0a e6 24  |..L..7.).U.....$|
00000070  04 01 51 19 40 00 60 06  00 60 2c 01 29 ca 55 00  |..Q.@.`..`,.).U.|

4.EnOcean通信で取得したデータを確認

下記のEnOcean規格を参考にデータを解析する。
・ESP(EnOcean Serial Profiles)
　EnOceanSerialProtocol3.pdf
・ERP2(EnOcean Radio Profiles 2)
　EnOceanRadioProtocol2.pdf
・EEP(EnOcean Equipment Profiles)
　EnOcean_Equipment_Profiles_EEP_V2.6.3_public.pdf

4.1.ESP(EnOcean Serial Profiles)
EnOceanSerialProtocol3.pdf 　1.6.1 Packet description を参考に上記3.3.のダンプデータの頭の0x55はSyncByteと考えられる。（CRCで確認をとる）つまり、

00000000  55 00 0c 02 0a e6 24 04  01 51 19 40 04 b0 4c 04  |U.....$..Q.@..L.|
00000010  b0 05 01 29 ca

は、下記のような意味になる。

Dataの部分は、Packet Typeで定義される。今回のデータでは、 Packet Type: 0x0a なので、 EnOceanSerialProtocol3.pdf 　1.14 Packet Type 10: RADIO_ERP2 より、Dataの部分は、ERP2の最初のByte（Length）を省いたデータだとわかる。

4.2.ERP2(EnOcean Radio Profiles 2)
上記4.1のData部分　0x24 04 01 51 19 40 04 b0 4c 04 b0 05 の長さは6Byteを超えているので、データの構造は、 EnOceanRadioProtocol2.pdf 　4.5 Data contents for Length > 6 Bytes のようになっている。

Header（先頭の1Byte：今回の場合は0x24）を解析すると、
　Address Control: 010 -> Originator-ID 32 bit; no Destination-ID
　Extended header available: 0 -> No extended header
　Telegram type: 0100 -> Valiable length data telegram(0xD2)
であることから、今回のデータは、下記のような構造であることがわかる。

4.3.EEP(EnOcean Equipment Profiles)
上記4.2のData部分　40 04 b0 4c 04 b0 を　EnOcean_Equipment_Profiles_EEP_V2.6.3_public.pdf を参考に解析する。

上記1で確認したとおり、・データは、EEP(EnOcean Equipment Profiles)の形式で、　　3相式：D2-32-02 であることから、 EnOcean_Equipment_Profiles_EEP_V2.6.3_public.pdf の
D2-32: A.C. Current Clamp
　PORG: D2 : VLD Telegram
　FUNC: 32 : A.C. Current Clamp
　TYPE: 02 : Type 0x02
を参考に解析すると、今回のデータは下記を意味する。

　Power Fail: 0 -> False
　Divisor: 1 -> x/10
　CH1: 0x04b -> 75 -> 7.5[A]　（Divisorの値より、アンペアにする際には、1/10倍）
　CH2: 0x04c -> 76 -> 7.6[A]　（Divisorの値より、アンペアにする際には、1/10倍）
　CH3: 0x04b -> 75 -> 7.5[A]　（Divisorの値より、アンペアにする際には、1/10倍）

5.EnOceanで受信したCTセンサーのデータをファイルに出力するサンプルプログラム

Armadillo-IoTでEnOceanで受信したCTセンサーのデータを解析し、ログファイルに出力するサンプルプログラム serial_enocean_ct_20151115.tar.gz を添付する。

＜サンプルプログラムの補足＞
・Armadillo-IoTとEnOceanアドオンとはシリアル通信であることから、　Armadillo実践開発ガイド第2部6.5.1. シリアルエコーサーバー　をベースに、シリアル通信で受信したデータを、今回のCTセンサー用にEnOceanのプロトコル（注）で解釈するように改造した。

注）任意のEnOcean通信には対応していない。ヘッダサーチ、CRC計算などは有していない。
　上記4の3相式CTセンサーのデータ解析結果および、末尾に記載の2相式CTセンサーのデータ解析結果より、　Originator-IDを固定にして、受信したデータの配列内で、ヘッダ、Originator-IDがマッチする場合に　CTセンサーのデータとして解析している。　＜サンプルプログラムの用法＞
添付のサンプルプログラムをATDE上に解凍して、serial_enocean_ct_20151115ディレクトリ内でmakeすると、 serial_enocean_ctという実行ファイルができる。

この実行ファイルをArmadillo-IoTに置いて、シリアル通信のデバイスファイルを引数として実行する。（下記はEnOceanアドオンをArmadillo-IoTのアドオンインタフェースのCON1に接続した場合のため、/dev/ttymxc3を指定。）

[root@armadillo-iotg (ttymxc1) ~]# stty -F /dev/ttymxc3 57600 -icanon min 1
[root@armadillo-iotg (ttymxc1) ~]# /root/serial_enocean_ct /dev/ttymxc3

上記コマンドを実行後、CTセンサーからデータを受信すると、 3相式CTセンサーのデータは、"/root/log_ct3p.txt"ファイルに

ID:04015119: CT(3 phase): PF(0), DIV(x1/10), 7.7[A], 7.7[A], 7.5[A]

2相式CTセンサーのデータは、"/root/log_ct2p.txt"ファイルに

ID:04009f4e: CT(2 phase): Tariff(0), LRN(1), TYPE(1), DIV(x1/10), 90.0[W]

のようにログが出力される。

6.EnOcean通信で取得したセンサーのデータをHerokuに送って、Webブラウザで見る

上記5のサンプルプログラムを使って、 2相式/3相式CTセンサーのデータを出力したファイル"/root/log_ct3p.txt"、"/root/log_ct2p.txt"の内容を Herokuに送信という仕組みを追加してみた。 Herokuへの送信は3秒間隔で"/root/log_ct3p.txt"、"/root/log_ct2p.txt"の内容を交互に送信することにする。また、Herokuへの送信中はArmadillo-IoTの側面の緑LED（led3）を点灯するようにもする。

まず、 Armadillo-IoTからHerokuに送信した文字をWebブラウザで見るを一通り実行して Armadillo-IoTからHerokuに送信した文字がWebブラウザで見えることを確認する。（下記文中の"***.herokuapp.com"は自分で作成したHerokuのURLに読み替える。）

Armadillo-IoTに下記スクリプトを作成する。（ここでは、send_enocean_ctというファイル名とする）
send_enocean_ct

#!/bin/sh
 
stty -F /dev/ttymxc3 57600 -icanon min 1
 
echo "ct sensor(3 phase) is not exist" > /root/log_ct3p.txt
echo "ct sensor(2 phase) is not exist" > /root/log_ct2p.txt
 
VAR1=0
/root/serial_enocean_ct /dev/ttymxc3 &
 
while :
do
  VAR1=`cat /root/log_ct3p.txt`
  echo
  echo 1 > /sys/class/leds/led3/brightness
  wget -O- -q --post-data="data=$VAR1" https://***.herokuapp.com/series
  echo 0 > /sys/class/leds/led3/brightness
  sleep 3
 
  VAR1=`cat /root/log_ct2p.txt`
  echo
  echo 1 > /sys/class/leds/led3/brightness
  wget -O- -q --post-data="data=$VAR1" https://***.herokuapp.com/series
  echo 0 > /sys/class/leds/led3/brightness
  sleep 3
done

補足）
上記スクリプトにおいて

stty -F /dev/ttymxc3 57600 -icanon min 1

と

/root/serial_enocean_ct /dev/ttymxc3 &

の箇所は、・Armadillo-IoTのCON1にEnoceanアドオンモジュールを接続・"serial_enocean_ct"を/rootディレクトリに置いた場合を想定している。

Armadillo-IoTのCON2にEnoceanアドオンモジュールを接続した場合は、/dev/ttymxc3を/dev/ttymxc0に変更する。 "serial_enocean_ct"を/root以外に置いた場合は、/root/serial_enocean_ctの箇所を変更する。

上記スクリプト（send_enocean_ct）に実行権限を付けて実行する。

[root@armadillo-iotg (ttymxc1) ~]#  chmod +x send_enocean_ct
[root@armadillo-iotg (ttymxc1) ~]#  ./send_enocean_ct

Webブラウザで、https://***.herokuapp.comにアクセスすると、Armadillo-IoTが送信したEnOcean通信のセンサーのデータが表示される。
注意）Webブラウザの表示の更新には再読み込みが必要。 2相式/3相式センサーのデータが交互にHerokuに送信しているため、Webブラウザで見えるセンサーのデータは読み込みのタイミングによる。補足）Armadillo-IoTからHerokuに送信した文字をWebブラウザで見るのHerokuで動作しているアプリ（app.js）により、 Armadillo-IoTにはHerokuが受け取った文字列が返信されて、標準出力に見える。

参考）
今回使用した2相式CTセンサーのデータの解析結果を以下に示す。
2相式CTセンサーのEnOcean通信で受信したデータ

55 00 0c 02 0a 9b 22 04 00 94 4e 00 39 d0 0d 89 01 37 90

上記のデータをEnOcean規格に基づいて解釈すると下記のようになる。
・ESP(EnOcean Serial Profiles)

・ERP2(EnOcean Radio Profiles 2)
Header（先頭の1Byte：今回の場合は0x22）を解析すると、
　Address Control: 010 -> Originator-ID 32 bit; no Destination-ID
　Extended header available: 0 -> No extended header
　Telegram type: 0010 -> 4BS teregram(0xA5)

・EEP(EnOcean Equipment Profiles)
上記1で確認した通りデータは、EEP(EnOcean Equipment Profiles)の形式で、
　　2相式：A5-12-01
となっていることから、
A5-12: Automated Meter Reading
　PORG: A5 : 4BS Telegram
　FUNC: 12 : Automated Meter Reading
　TYPE: 01 : Electricity
を参考に解析すると、今回のデータは下記を意味する。

　Tariff info: 0
　LRN Bit: 1 -> Data telegram
　Data type: 1 -> Current value (W)
　Divisor for value: 1 -> x/10
　Meter reading: 0x0039d0 -> 14800 -> 1480[W]　（Divisorの値より、ワットにする際には、1/10倍）

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