ELmote® EM-ELST01
LoRaWAN® 対応 開閉スイッチ・振動センサー ELmote® EM-ELST01の製品マニュアル(公式)です。
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The Brochure in English is here.
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お知らせ
2023.12.27: 2024年1月出荷分より、ファームウェアが変更され、振動検知に関する機能が追加されます。
1. はじめに
1.1 EM-ELST01 開閉スイッチ 振動センサーとは
EM-ELST01 は、LoRaWAN® 対応のセンサーノードで、開閉検知と振動検知の2つの機能を搭載しています。
2種類のセンサーでスイッチのオン/オフと振動を検知、確実に状態の変化を捉え、LoRaWAN®ネットワークを介してセンサーの状態をアップリンクします。
LoRaWAN® AS923 (日本での周波数帯)に対応し、新世代のオープンソース LoRaWAN® ネットワークサーバ「The Things Stack」でも利用可能です。
大容量バッテリー(4000mAh)を搭載し、IP66 相当の防塵防水ケースにより、屋外で長期に渡り継続的に使用可能です。
開閉スイッチセンサーは、外付けタイプの EM-ELST01-E と 内包タイプの EM-ELST01-I があります。用途次第で使い分けが可能です。
1.2 基本的な仕様
- STM32L072x MCU
- SX1276 Wireless Chip
- LoRa™モデム
- LoRaWAN® 1.0.3 Class A
- 周波数プラン AS923-JP
- スイッチセンサー(開閉検知)
- スイッチは外付けと内包の2種類
- 加速度センサー(振動検知)
- 屋外利用を想定した防塵防水IP66ケース
- 超低消費電力
- ATコマンドによる各種設定値変更
- 長期間運用可能(電池容量4000mAh)
- サイズ 1400 x 70 x 500 (mm)
1.3 消費電力
EM-ELST01 には塩化チオニルリチウム電池（年間自己放電が1%未満(25℃下)の放電率の低い非充電式の電池）が利用されています。
- 最大連続電流 130mA
- 最大昇圧電流 2A, 1秒
- 停止時 2.7μA @3.3v
- LoRa™ 送信時 125mA@20bBm 44mA@14dBm
1.4 保管と使用温度
-40 ~ 85℃
1.5 使用例
屋内外の"構造物"の変状検知
- 堤防越水
- 門
- 斜面・土砂
- 堤防
- 太陽光パネル
- 支柱
- ビニールハウス
- ビル窓
など
2. 特徴
EM-ELST01 は、2種類のセンサー(スイッチのオン/オフと振動)を兼ね備えていることだけでなく、検知した内容に従って上位へ送信するデータ形式(アップリンクベイロードのフォーマット)がそれぞれ異なることが大きな特徴の一つです。
検知した事象によりデータ形式が異なることで、上位アプリケーション側で、データ表示や判断ロジックをよりシンプルに実現することが可能です。
2.1 アップリンクペイロードの仕様
アップリンクペイロードのフォーマットには、次の3種類が存在します。
2.1.1 F1：振動検知
振動が検知された場合に、データを送信します。
★2023年12月までの出荷分
上図において、●印は振動を検知しデータを送信することを意味します。開閉検知と異なり、振動検知は検知の度にデータ送信は行いません。
（都度の）定期データ送信後、1回目の振動検知時のみデータを送信します。
※○印は、検知はされますがデータは送信しないことを意味します。振動回数は、次の定期データ送信時に知ることができます。
★2024年1月からの出荷分
定期データ送信F3後に、振動検知回数と、それに伴うuplink回数を設定できるようになりました。
- 定期データ送信F3後、次をN回繰り返す。
- 振動検知閾値をM回超えた場合、即時データ送信。送信後、再度検知回数をカウントする。再度、閾値をM回超えた場合、即時データ送信する。
※以前のファームウェアでは、M=1, N=1の特殊ケースが実装されていると考えることができます。
本設定については、4.11 振動検知の反応回数 を参照してください。
アップリンクペイロード例：
2.1.2 F2：開閉検知
開閉の変化を検知した場合に、データを送信します。
上図において、◆印は開閉の変化を検知していることを意味しています。 （都度の）定期データ送信後、開閉変化が複数回検知された場合、全てデータを送信します。
アップリンクペイロード例：
2.1.3 F3：定期データ送信(一定間隔)
一定の間隔で、定期的に現状況のデータを送信します。
電源を入れた時刻を基準に、一定の間隔で定期的にデータの送信を行います。（上図は、1時間間隔に設定された例です。）
アップリンクペイロードには全ての状態が含まれます。
アップリンクペイロード例：
2.2 アップリンクペイロード一覧
| サイズ(Byte) | データ | F1: 振動検知 | F2:開閉検知 | F3: 定期データ送信 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | アラーム | ● | ● | |
| 2 | バッテリー残量 | ● | ● | ● |
| 3 | 開放検知回数 | ● | ● | |
| 3 | 開放時間(秒) | ● | ● | |
| 2 | 振動検知回数 | ● | ● | |
| 2 | X軸加速度 | ● | ||
| 2 | Y軸加速度 | ● | ||
| 2 | Z軸加速度 | ● | ||
| 1 | 開閉状況 | ● | ● | ● |
| 2 | 温度 | ● |
3. 動作例
3.1 構成
完全無償版 LoRaWAN® ネットワークサーバ The Things Stack Community Edtion を利用して、EM-ELST01 のセンシングデータをモニタリングすることが可能です。
例えば、ドアに EM-ELST01 を設置します。ドアの開閉時に、開閉や振動を検知します。開閉の変化や振動を検知すると、LoRaWAN® サーバーにデータが送信されます。
ここでは、The Things Stack Community Edtion とデータ可視化サービス DataCake を利用して、データ可視化までの手順を説明します。
3.2 The Things Stack Community Edtion へのデバイス登録
-
EM-ELST01 のキーを使用して、The Things Stack Community Edtion にデバイスを作成します。
EM-ELST01筐体側面には、画像のようなデバイス EUI が記載されています。
その他のキーについては、同梱のステッカーに記載されています。
-
The Things Stack にてアプリケーションの追加を行います。
-
アプリケーションの追加後、エンドデバイスの追加を行います。
-
各種項目を選択・入力します。
-
アップリンクのペイロードフォーマッターを設定します。
ペイロードフォーマッターを記述します。
ペイロードフォーマッターはよくある質問を参照してください。 -
EM-ELST01 の電源を ON にします。
3.3 DataCake でデータを表示する
DataCake は、IoT 向けデータ可視化の Web アプリケーションです。ユーザーフレンドリーなインターフェースを提供しています。
The Things Stack Community Edtion と連携設定することで、DataCake 上でデータを可視化することができます。
- The Things Stack を DataCake にリンクします。
https://docs.datacake.de/lorawan/lns/thethingsindustries#create-integration-on-tti - DataCake で EM-ELST01 を構成します。
- LoRaWAN を選択。
- New Product を選択。
Product Name を入力。 - The Things Stack V3 を選択。
- DevEUI, Name を入力。
- Configration より Payload Decoder を記述します。
- Add Fields より、Field を追加します。
※ここでは Battery, TODE(開閉状況) を追加します。
- Add Widget より Widget を追加します。
- 一覧から Boolean を選択します。
- Title をわかりやすく変更します。
- Data タブを選択し、Field を指定します。
- Dashboard に Widget が追加され、値が可視化されます。
4. ATコマンドまたはLoRaWANダウンリンクによる設定
ATコマンドや、LoRaWAN® ダウンリンク経由で EM-ELST01 の設定値を変更することができます。
ATコマンドは、USB-TTLシリアル変換ケーブルを使ってMacやPCと接続し実行します。その接続方法は、よくある質問を参照してください。
4.1 送信間隔の設定
定期データ送信の送信間隔を変更します。
※初期値：600000ミリ秒
ATコマンド：AT+TDC=num
| コマンド例 | 機能 | 応答結果 |
|---|---|---|
| AT+TDC=? | 現在の設定値の確認 | 600000 |
| AT+TDC=300000 | 送信間隔の変更 ※ATコマンドではミリ秒で指定します。 |
OK |
ダウンリンクコマンド：0x01 XX XX XX
形式：コードの後に3バイトの値を設定します。
ダウンリンクでは 秒 で指定します。
| コマンド例 | 機能 |
|---|---|
| 0100001E | 送信間隔を 30秒 に設定 |
| 013C | 送信間隔を 60秒 に設定 ※2, 3バイト目は省略可能です。 |
4.2 再起動
EM-ELST01 を再起動します。
ATコマンド：ATZ
ダウンリンクコマンド：0x04 FF
4.3 設定の初期化
EM-ELST01 の各種設定を初期値に戻します。
ATコマンド：AT+FDR
ダウンリンクコマンド：0x04 FE
4.4 確認モード
確認モードを取得または設定します。
※初期値：0
ATコマンド：AT+CFM=num
| コマンド例 | 機能 | 応答結果 |
|---|---|---|
| AT+CFM=? | 現在の設定値の確認 | 0 |
| AT+CFM=1 | 確認モードの設定 | OK |
ダウンリンクコマンド：0x05 XX
| コマンド例 | 機能 |
|---|---|
| 0501 | AT+CFM=1 を設定 |
| 0500 | AT+CFM=0 を設定 |
4.5 開閉検知
開閉状況を検知するスイッチの状態を設定します。
※初期値：2(下降時)
ATコマンド：AT+INTMOD=num
ダウンリンクコマンド：0x06 00 00 XX
| 値 | 状態 |
|---|---|
| 0 | 無効 |
| 1 | 下降または上昇時 |
| 2 | 下降時 |
| 3 | 上昇時 |
4.6 LoRaWAN ネットワーク JOINモード
LoRaWANネットワークへのJOINモードを取得または設定します。
※初期値：1 (OTAA)
ATコマンド：AT+NJM=num
| コマンド例 | 機能 | 応答結果 |
|---|---|---|
| AT+NJM=? | 現在の設定値の確認 | 1 |
| AT+NJM=0 | ネットワークJOINモードを設定 | OK |
ダウンリンクコマンド：0x20 XX
| コマンド例 | 機能 |
|---|---|
| 2000 | AT+NJM=0 を設定 |
| 2001 | AT+NJM=1 を設定 |
4.7 送信するデータサイズに合わせてデータレートを調整する
※初期値：1(調整する)
ATコマンド：AT+NJM=num
ダウンリンクコマンド：0x20 XX
| 値 | 機能 |
|---|---|
| 0 | 調整しない |
| 1 | 調整する |
4.8 アップリンク時の滞留時間
※初期値：0
ATコマンド：AT+DWELLT=num
ダウンリンクコマンド：0x25 XX
4.9 振動検知のしきい値
※初期値：10
ATコマンド：AT+SEN=num
1 〜 255
ダウンリンクコマンド：0xA5 XX
1 〜 FF
4.10 開閉検知の反応回数
インターバル間でのドアセンサーの反応回数を設定します。
インターバル後、設定した値に送信回数が達した場合、それより後の計測データは送信されなくなります。
インターバルデータ送信時にカウントはリセットされます。
ATコマンド：AT+EXT=num
ダウンリンクコマンド：0xA6 XX XX XX
※2, 3バイト目は省略可能です。
4.11 振動検知の反応回数
インターバル間での振動検知の反応回数（MとN）を設定します。
インターバル後、振動検知閾値をM回超えた直後にUplinkします。これをインターバル間でN回まで繰り返します。
初期値 は、M=1, N=1です。
ATコマンド：AT+THC=N, M
ダウンリンクコマンド：0xA7 XX XX xx xx （XX XX: N回、xx xx: M回）
※Mは省略可能で、省略した場合は、0（0x00 00）となります。。
※説明の都合上、コマンドに設定するMとNの順番が逆になっております。ご注意ください。
4.12 開閉検知の有効/無効
ドアセンサー検知の有効化、無効化を設定します。
※初期値：1 (有効)
ATコマンド：AT+DDS=num
ダウンリンクコマンド：0x A8 XX
| 値 | 状態 |
|---|---|
| 0 | 無効 |
| 1 | 有効 |
4.13 締め忘れアラームの設定
ドアセンサーが指定された状態で一定時間が継続した場合、
ALARM=1, payload format=2 のデータを送信します。
ATコマンド：AT+TTRIG=num1,num2
ダウンリンクコマンド：0xA9 XX XX XX
※初期値：0 (無効)
| num1値 | 状態 |
|---|---|
| 0 | ドアセンサーが離れていて num2 秒経過した時に送信 |
| 1 | ドアセンサーが接続されて num2 秒経過した時に送信 |
※num2 を 0 に設定するとアラームは無効となります。
5. よくある質問
5.1 ATコマンドを実行する際のUSB-TTLシリアル変換ケーブルの接続の仕方
USB-TTL 接続図
| EM-ELST01 接続先 | USB-TTL 接続先 |
|---|---|
| GND | GND |
| Tx | Rx |
| Rx | Tx |
5.2 ペイロードフォーマッターによるアップリンクデータのデコード
ペイロードフォーマッターを記述して、アップリンクデータのデコードを行うことができます。
ペイロードフォーマッターはこちらをお使いください。
6. パッキング内容
- EM-ELST01 開閉式ドアセンサー・振動センサー x1
本製品は、当社ECショップでご購入いただけます。
7. サポート
- お問い合わせの際は、製品モデル、症状、再現手順など、できるだけ具体的な情報を記述し、lpwa@elspina.tech までご連絡ください。