Přeskočit na hlavní obsah

CHESTER Current

Tento článek popisuje základní funkce katalogové aplikace CHESTER Current, její hardware, výchozí konfiguraci, ukázkovou zprávu JSON a kalibraci kanálů.

Pozor: Základy společné pro všechny katalogové aplikace CHESTER tu neopakujeme. Najdete je na těchto stránkách:

Přehled aplikace​

Aplikace je určená hlavně k neinvazivnímu měření proudu pomocí takzvaného DC Current "Transformer" (DCCT). Měří střídavý i stejnosměrný proud až na 4 kanálech. Proudové sondy jsou kleště, které se nasadí na měřený vodič a převádějí magnetický tok (úměrný elektrickému proudu) na diferenciální výstupní napětí.

Tip: Proudové sondy potřebují během měřicího cyklu napájení 5 V, které vyrábí zvyšující měnič (boost) na modulu CHESTER-K1. Měnič i napájecí větve jednotlivých kanálů řídí software, takže zařízení CHESTER Current může běžet na baterii jako zařízení s nízkou spotřebou. Na výdrž baterie má samozřejmě zásadní vliv interval měření.

Kromě proudu může zařízení na přání měřit i napětí, a to až na 4 kanálech (v režimu single-ended). Měření proudu a napětí lze kombinovat, celkový počet kanálů ale nikdy nepřesáhne 4.

Varianty aplikace​

Zařízení CHESTER Current lze objednat v jedné z těchto variant:

CHESTER Current​

Hardware katalogové aplikace CHESTER Current tvoří tyto položky (objednací kódy):

  • CHESTER-M-CGLS: Standardní základní deska
  • CHESTER-K1-C1-C2-C3-C4: 4x diferenciální vstup + 5 V boost
  • CHESTER-E2-LP: Krabička s pigtailem SMA

Podrobnosti najdete na stránce Objednací kódy.

Varianta sestavení firmwaru: west chester-update current --variant "CHESTER Current"

CHESTER Current Z​

Hardware katalogové aplikace CHESTER Current Z tvoří tyto položky (objednací kódy):

  • CHESTER-M-CGLS: Standardní základní deska
  • CHESTER-K1-C1-C2-C3-C4: 4x diferenciální vstup + 5 V boost
  • CHESTER-Z1: Záložní modul
  • CHESTER-E2-LP: Krabička s pigtailem SMA

Podrobnosti najdete na stránce Objednací kódy.

Varianta sestavení firmwaru: west chester-update current --variant "CHESTER Current Z"

CHESTER Current 1W​

Katalogová aplikace CHESTER Current 1W podporuje více externích teplotních senzorů DS18B20 na sběrnici 1-Wire.

Hardware této aplikace tvoří tyto položky (objednací kódy):

  • CHESTER-M-CGLS: Standardní základní deska
  • CHESTER-K1-C1-C2-C3-C4: 4x diferenciální vstup + 5 V boost
  • CHESTER-E2-LP: Krabička s pigtailem SMA

Podrobnosti najdete na stránce Objednací kódy.

Varianta sestavení firmwaru: west chester-update current --variant "CHESTER Current" (podpora senzorů DS18B20 1-Wire je součástí základního firmwaru CHESTER Current)

Sondy​

Vybrat si můžete až 4 proudové sondy s těmito rozsahy:

  • Maximální proud 10 A
  • Maximální proud 100 A
  • Maximální proud 300 A
  • Maximální proud 1 000 A
  • Maximální proud 1 500 A

Pozor: Proudový rozsah je uveden pro stejnosměrný proud. Při návrhu systému pro střídavý proud vynásobte maximální očekávaný střídavý proud koeficientem 1.42 (druhá odmocnina ze dvou) a ověřte, že výsledek nepřekročí rozsah sondy.

Chování aplikace​

Schéma zapojení zařízení CHESTER Current najdete v popisu svorkovnice rozšiřujícího modulu CHESTER-K1. Modul CHESTER-K1 zabírá oba sloty A i B, takže používáte svorky A1 až A8 a B1 až B8.

Analogové vstupy​

  • Analogové hodnoty se pravidelně vzorkují (parametr interval-sample) a ukládají do bufferu vzorků.
  • Nasbírané vzorky se pravidelně agregují (parametr interval-aggreg). Ze vzorků v bufferu se spočítá minimum, maximum, průměr a medián. Těmto agregovaným výsledkům říkáme měření.
  • Každé měření má svou časovou značku. Měření z bufferu se pravidelně odesílají jako časové řady (parametr interval-report).

Záložní napájení​

Zařízení CHESTER Current Z (s modulem CHESTER-Z1) navíc hlásí stav záložní baterie a externího napájení DC.

  • Aktuální napětí baterie a napětí externího zdroje DC se posílají v každém hlášení.
  • Při změně na napájecím vstupu DC se do bufferu uloží časová značka změny spolu se stavem connected/disconnected a buffer událostí se odešle nejpozději s pravidelným hlášením (parametr interval-report).
  • Změny napájecího vstupu DC do stavu connected (parametr backup-report-connected) nebo disconnected (parametr backup-report-disconnected) lze volitelně hlásit okamžitě nebo s nastavitelným zpožděním (parametr event-report-delay), aby se do hlášení vešlo i více změn krátce po sobě.
  • Maximální počet hlášení za hodinu lze nastavit (parametr event-report-rate). Omezení počtu hlášení šetří komunikační pásmo a prodlužuje výdrž baterie.

Pozor: Interval do dalšího hlášení se počítá na začátku vysílacího cyklu jako hodnota parametru interval-report (v sekundách) s rozptylem ±20 %. Rozptyl je záměrně náhodný: zařízení provozovaná na stejném místě (např. napájená ze stejného vedení DC) tak nevysílají souběžně. Bez rozptylu by se jejich vysílání mohlo pravidelně překrývat.

Výchozí konfigurace​

Výchozí konfigurace, jak ji vypíše příkaz app config show:

app config interval-sample 60
app config interval-aggreg 300
app config interval-report 900
app config interval-poll 0
app config downlink-wdg-interval 129600
app config event-report-delay 1
app config event-report-rate 30
app config backup-report-connected true
app config backup-report-disconnected true
app config channel-active-1 false
app config channel-active-2 false
app config channel-active-3 false
app config channel-active-4 false
app config channel-differential-1 false
app config channel-differential-2 false
app config channel-differential-3 false
app config channel-differential-4 false
app config channel-calib-x0-1 0.00
app config channel-calib-x0-2 0.00
app config channel-calib-x0-3 0.00
app config channel-calib-x0-4 0.00
app config channel-calib-x1-1 0.00
app config channel-calib-x1-2 0.00
app config channel-calib-x1-3 0.00
app config channel-calib-x1-4 0.00
app config channel-calib-y0-1 0.00
app config channel-calib-y0-2 0.00
app config channel-calib-y0-3 0.00
app config channel-calib-y0-4 0.00
app config channel-calib-y1-1 0.00
app config channel-calib-y1-2 0.00
app config channel-calib-y1-3 0.00
app config channel-calib-y1-4 0.00
app config channel-calib-mode-1 "rms"
app config channel-calib-mode-2 "rms"
app config channel-calib-mode-3 "rms"
app config channel-calib-mode-4 "rms"
app config w1-therm-interval-sample 60
app config w1-therm-interval-aggreg 300
app config mode "lte"

Příkazy aplikace​

Info: Celou stromovou strukturu příkazů snadno prozkoumáte: začněte příkazem help.

Příkazy​

Tímto příkazem okamžitě spustíte vzorkování (výsledek se uloží do bufferu vzorků):

sample

Tímto příkazem okamžitě odešlete data (a vyprázdníte buffer agregovaných měření):

send

Hlášení​

Tímto příkazem nastavíte interval hlášení (v sekundách):

app config interval-report <value>

Záložní napájení​

Tímto příkazem nastavíte krátké zpoždění (v sekundách) mezi událostí backup a jejím nahlášením:

app config event-report-delay <value>

Tip: Tato funkce je užitečná v systémech, kde může krátce po první změně přijít další.

Tímto příkazem omezíte počet asynchronních hlášení událostí backup za hodinu:

app config event-report-rate <value>

Tip: Limit šetří baterii zařízení a snižuje objem přenášených dat. Pravidelná hlášení podle parametru interval-report se do něj nepočítají.

Těmito příkazy zapnete nebo vypnete hlášení připojení a odpojení napájení na vstupu záložního modulu:

app config backup-report-connected <true/false>
app config backup-report-disconnected <true/false>

Analogové kanály​

Tímto příkazem zapnete nebo vypnete kanál n (index 1–4):

app config channel-active-<n> <true/false>

Tímto příkazem přepnete kanál n (index 1–4) mezi režimy single-ended/diferenciální:

app config channel-differential-<n> <true/false>

Tímto příkazem nastavíte kalibrační bod X0 (vstup) kanálu n (index 1–4):

app config channel-calib-x0-<n> <value>

Tímto příkazem nastavíte kalibrační bod Y0 (výstup) kanálu n (index 1–4):

app config channel-calib-y0-<n> <value>

Tímto příkazem nastavíte kalibrační bod X1 (vstup) kanálu n (index 1–4):

app config channel-calib-x1-<n> <value>

Tímto příkazem nastavíte kalibrační bod Y1 (výstup) kanálu n (index 1–4):

app config channel-calib-y1-<n> <value>

Tímto příkazem nastavíte kalibrační režim kanálu n (index 1–4):

app config channel-calib-mode-<n> <avg/rms>
RežimPopisPoužití
avgStřední (průměrná) hodnotaStejnosměrné signály, pomalu se měnící hodnoty
rmsEfektivní hodnota (Root Mean Square)Střídavé signály, proudové transformátory

Příkazy kanálů​

Následujícími příkazy shellu kanály interaktivně kalibrujete a čtete. <n> je číslo kanálu 1–4.

PříkazPopis
current channel-<n> readPřečte surovou a kalibrovanou hodnotu
current channel-<n> calib set-0 <value>Zachytí aktuální surovou hodnotu jako X0, nastaví Y0 na <value>
current channel-<n> calib set-1 <value>Zachytí aktuální surovou hodnotu jako X1, nastaví Y1 na <value>
current channel-<n> calib showZobrazí kalibrační parametry
current channel-<n> calib resetObnoví výchozí kalibraci
current channel-<n> calib mode [avg|rms]Načte/nastaví kalibrační režim

Teploměr 1-Wire​

Tímto příkazem nastavíte interval vzorkování teploměru 1-Wire v sekundách:

app config w1-therm-interval-sample <1-86400>

Tímto příkazem nastavíte interval agregace teploměru 1-Wire v sekundách:

app config w1-therm-interval-aggreg <1-86400>

Firmware​

Nejnovější firmware najdete na stránce Katalogové aplikace v kapitole Firmware aplikací.

Firmware v3.5.1​

VariantaVerzeOdkaz
CHESTER Currentv3.5.1Stáhnout
CHESTER Current Zv3.5.1Stáhnout

Ukázková zpráva JSON​

LTE​

Zobrazit ukázku JSON
{
  "message": {
    "version": 1,
    "sequence": 42,
    "timestamp": 1738627200
  },
  "system": {
    "uptime": 86400,
    "voltage_rest": 3.65,
    "voltage_load": 3.42,
    "current_load": 28
  },
  "network": {
    "parameter": {
      "eest": 7,
      "ecl": 0,
      "rsrp": -89,
      "rsrq": -10,
      "snr": 12,
      "plmn": 23003,
      "cid": 1234567,
      "band": 20,
      "earfcn": 6300
    }
  },
  "thermometer": {
    "temperature": 23.45
  },
  "accelerometer": {
    "accel_x": 0.012,
    "accel_y": -0.008,
    "accel_z": 1.002,
    "orientation": 2
  },
  "analog_channels": [
    {
      "channel": 1,
      "raw_rms": {
        "measurements": [
          { "timestamp": 1738627200, "period": 300 },
          { "min": 70.12, "max": 72.45, "avg": 71.28, "mdn": 71.30 },
          { "min": 69.88, "max": 73.01, "avg": 71.45, "mdn": 71.42 }
        ]
      },
      "raw_mean": {
        "measurements": [
          { "timestamp": 1738627200, "period": 300 },
          { "min": 49.50, "max": 51.20, "avg": 50.35, "mdn": 50.32 },
          { "min": 49.22, "max": 51.55, "avg": 50.38, "mdn": 50.40 }
        ]
      },
      "calibration": {
        "mode": 1,
        "measurements": [
          { "timestamp": 1738627200, "period": 300 },
          { "min": 9.85, "max": 10.18, "avg": 10.01, "mdn": 10.02 },
          { "min": 9.82, "max": 10.25, "avg": 10.03, "mdn": 10.04 }
        ]
      }
    }
  ]
}

Info: Struktura payloadu pro analogové kanály se ve verzi v3.5.1 změnila:

  • raw_rms: Obsahuje měření efektivní hodnoty v mV
  • raw_mean: Obsahuje měření střední (průměrné) hodnoty v mV
  • calibration: Obsahuje kalibrované hodnoty podle zvoleného režimu (0=avg, 1=rms)

LoRaWAN​

Zařízení CHESTER Current kóduje payload LoRaWAN binárně. Příklad s baterií, teploměrem a aktivním kanálem 1:

Hlavička: 0x25 0x00 (bity: BATT=1, ACCEL=0, THERM=1, W1=0, BACKUP=0, CH1=1)

Surové bajty (hex):

25 00 45 0E 5A 0D 1C 29 09 00 47 00 48 E4 49

Dekódované hodnoty:

OffsetBajtyPoleHodnota
0-125 00Hlavička0x0025 (BATT + THERM + CH1)
2-345 0Evoltage_rest3653 mV
4-55A 0Dvoltage_load3418 mV
61Ccurrent_load28 mA
7-829 09temperature23.45 °C (2345 / 100)
9-1000 47ch1_rms71.5 mV (float16)
11-1200 48ch1_mean50.3 mV (float16)
13-14E4 49ch1_calib10.02 A (float16)

Celkem: 15 bajtů

Kalibrace kanálů​

Nebezpečí: Při aktualizaci firmwaru z verze v1.x.x na verzi v2.0.0 a novější je nutné zálohovat konfiguraci, u zařízení CHESTER Current včetně kalibračních dat.

Pozor: Následující část slouží jen pro informaci. Zařízení CHESTER Current se obvykle objednávají společně s proudovými sondami a kanály pak zákazníkovi zkalibruje HARDWARIO.

Přehled kalibračního systému​

Kalibrace převádí surové hodnoty v mV na kalibrované hodnoty (např. v ampérech, wattech nebo jiné fyzikální jednotce) dvoubodovou lineární interpolací.

Tip: Výstup lineární interpolace se vypočítá podle tohoto vzorce:

calibrated = (y0 × (x1 - raw) + y1 × (raw - x0)) / (x1 - x0)

Kde:

  • x0, x1 = Surové hodnoty v mV v kalibračních bodech
  • y0, y1 = Skutečné fyzikální hodnoty v kalibračních bodech
  • raw = Aktuální surová hodnota v mV

Konfigurační parametry​

ParametrTypRozsahVýchozíPopis
channel-active-<1..4>booltrue/falsefalseZapnutí kanálu
channel-differential-<1..4>booltrue/falsefalseDiferenciální režim
channel-calib-x0-<1..4>float-10000..100000.00Surové mV v bodě 0
channel-calib-x1-<1..4>float-10000..100000.00Surové mV v bodě 1
channel-calib-y0-<1..4>float-10000..100000.00Skutečná hodnota v bodě 0
channel-calib-y1-<1..4>float-10000..100000.00Skutečná hodnota v bodě 1
channel-calib-mode-<1..4>enumavg/rmsrmsKalibrační režim

Postup kalibrace​

Předpoklady​

  1. Připojte proudový senzor (např. CT kleště) ke kanálu modulu CHESTER-K1
  2. Připojte se k zařízení CHESTER přes shell RTT nebo konzoli USB
  3. Mějte připravené referenční měřidlo (multimetr, klešťový ampérmetr)

Kalibrace krok za krokem​

1. Zapnutí kanálu​
app config channel-active-1 true
2. Nastavení kalibračního režimu​

Pro proudové transformátory na střídavý proud zvolte rms, pro stejnosměrné senzory avg:

current channel-1 calib mode rms
3. Ověření surové hodnoty​

Přečtěte aktuální surovou hodnotu v mV:

current channel-1 read

Ukázka výstupu:

Channel 1: avg=0.5 rms=1.2 mV (mode=rms, no calibration)
4. Kalibrační bod 0 (nulový/nízký bod)​

Přiveďte známý nízký proud (např. 0 A) a nastavte kalibraci:

current channel-1 calib set-0 0

Příkaz uloží aktuální surovou hodnotu v mV jako x0 a nastaví y0 = 0.

Výstup:

Channel 1: avg=0.5 rms=1.2 (using rms), point 0 set (x0=1.20, y0=0.00)
5. Kalibrační bod 1 (vysoký bod)​

Přiveďte známý vysoký proud (např. 10 A) a nastavte kalibraci:

current channel-1 calib set-1 10

Příkaz uloží aktuální surovou hodnotu v mV jako x1 a nastaví y1 = 10.

Výstup:

Channel 1: avg=50.3 rms=71.5 (using rms), point 1 set (x1=71.50, y1=10.00)
6. Ověření kalibrace​

Přečtěte hodnotu kanálu a zkontrolujte kalibrovaný výstup:

current channel-1 read

Výstup:

Channel 1: avg=50.3 rms=71.5 mV (mode=rms, calibrated: 10.00)
7. Zobrazení kalibračních parametrů​
current channel-1 calib show

Výstup:

Channel 1 calibration: x0=1.20 y0=0.00, x1=71.50 y1=10.00, mode=rms

Reset kalibrace​

Kalibraci vymažete a vrátíte se k surovému výstupu v mV takto:

current channel-1 calib reset

Kalibrace Hallova senzoru​

Tato část popisuje, jak nastavit firmware pro měření proudu Hallovými senzory (např. YHDC HSTS30). Aby byly hodnoty přesné, musí systém používat lineární aproximaci a diferenciální režim vstupu.

Logika kalibrace​

Standardní senzor (300 A / 2,5 V ± 0,625 V) používá referenční střed 2,5 V. Při jmenovitém proudu 300 A se výstupní napětí od tohoto středu vychýlí o 625 mV.

Zapnutím diferenciálního režimu (měření INP proti INM, kde INM je referenční napětí senzoru 2,5 V) oddělíme užitečný signál a odstraníme stejnosměrný offset.

Výpočet citlivosti:

Sensitivity = 625 mV / 300 A = 2.0833 mV/A

Teoretické parametry​

Firmware zařízení CHESTER definuje lineární škálování dvěma body [x, y], kde x je napětí (mV) a y je fyzikální hodnota (A).

ParametrHodnotaPopis
x00Vstup 0 mV (nulový offset)
y00Naměřeno 0 A
x1625Vstup 625 mV (plný rozkmit)
y1300Naměřeno 300 A
informace

Než konfiguraci použijete, ověřte, že hodnoty na štítku senzoru odpovídají teoretickým hodnotám výše.

Konfigurační příkazy CLI​

Nahraďte <n> číslem cílového kanálu (1–4):

# Define linear approximation points
app config channel-calib-x0 <n> 0
app config channel-calib-y0 <n> 0
app config channel-calib-x1 <n> 625
app config channel-calib-y1 <n> 300

# Set measurement mode to RMS (Root Mean Square)
app config channel-calib-mode <n> rms

# Enable differential input mode
app config channel-differential <n> true
pozor

Pokud má senzor jiné jmenovité hodnoty (např. 100 A / 1 V), nastavte kvůli přesnosti x1 na 1000 a y1 na 100.

Původní metoda kalibrace​

Pro zařízení CHESTER Current máme v HARDWARIO kalibrační sadu z několika vzduchových cívek s 10, 50 a 100 závity.

Příklad kalibrace proudu (původní metoda)​

  1. Změřte offsety při nulovém proudu a zapište je pro každý kanál jako parametr x0.

    Tip: Měření spustíte příkazem sample.

  2. Předpokládejme kalibraci proudové sondy 100 A a zvolme cívku se 100 závity.

  3. Nastavte proudové omezení laboratorního zdroje na 900 mA a zdroj připojte k cívce.

  4. Nasaďte proudovou sondu na kalibrační cívku.

  5. Proud protékající cívkou ověřte multimetrem zapojeným do série.

  6. Změřte kanál a hodnotu zapište jako x1.

  7. Nastavte parametr y1 na hodnotu 90000.

    Info: Hodnota je součin počtu závitů cívky a proudového omezení zdroje, v tomto příkladu 90000.

  8. Protože jsme předpokládali nulový offset při nulovém proudu, může parametr x0 zůstat na hodnotě 0.

  9. Uložte konfiguraci příkazem config save a ověřte výsledné kalibrované hodnoty.

Seznam změn​

v3.5.1 – 2025-12-08​

  • Přidáno: Příkazy shellu pro kalibraci jednotlivých kanálů v reálném čase: interaktivní nastavení nulového bodu a rozsahu
  • Přidáno: Downlink watchdog: detekuje ztrátu komunikace s cloudem
  • Vylepšeno: Spolehlivost a kódování LoRaWAN
  • Opraveno: Kontrola kalibračního rozsahu

v3.5.0 – 2025-12-03​

  • Přidáno: Nové varianty: CHESTER Current Z (se záložním modulem CHESTER-Z1) a CHESTER Current 1W (s externími teplotními senzory DS18B20 na sběrnici 1-Wire)
  • Přidáno: Podpora LoRaWAN: jediný binární soubor firmwaru pro LTE i LoRaWAN; režim se volí příkazem app config mode lte / app config mode lrw
  • Změněno: Přechod na protokol Cloud v2 (kódování CBOR, nové endpointy API); předchozí firmware pro Cloud v1 zůstává k dispozici samostatně
informace

Kompletní přehled všech změn platformy najdete v Seznamu změn CHESTER.