Vorstellung: HM-Bell - Sensor/Aktor für Haustürklingel

Entwicklung und Bau von Hardware aller Art, die im HM-Umfeld eingesetzt werden kann

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paso
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Vorstellung: HM-Bell - Sensor/Aktor für Haustürklingel

Beitrag von paso » 01.09.2020, 15:25

Hallo zusammen,

ich habe in den letzten Monaten einiges aus den hier vorgestellten Projekten mitgenommen und darf nun selbst einen Beitrag dazu leisten und eines meiner Projekte vorstellen:
Eine Platine zum Signalabgriff sowie zum Ein- und Ausschalten einer konventionellen, AC betriebenen Haustürklingel.

Das Projekt basiert auf der Software für den HM-LC-Sw2-FM (2-Ch. Input/Output) und dient zur aktiven Benachrichtigung nach dem Betätigen der Klingel per Pushdienst und zur Deaktivierung der Haustürklingel über Nacht. Die Fernbedienung der Klingel ist nicht vorgesehen.

Die Hardware besteht grob aus einem Arduino, einem CC1101, zwei Spannungswandlern und zwei Relais.
screenshot.png
Der gesamte Aufbau hat eine fallback Funktion, sodass die Relais im spannungslosen Zustand geschlossen sind. Damit ist sichergestellt, dass im unwahrscheinlichen Fall eines Hardwareausfalls die Funktion im lokalen Betrieb erhalten bleibt.
Da unsere Haustürklingel mit einem konventionellen 8V/12V AC Klingeltrafo gesteuert wird, welcher im Regelfall absolut ineffizient betrieben wird, ist der Stromverbrauch durch das im inaktiven Fall angezogene Relais über Nacht irrelevant.

Um den Aufbau so zu realisieren brauchte ich einen AC/DC Converter für die Versorgungsspannung und einen zweiten für die Signalerkennung beim Betätigen der Klingel.

Der erste Gleichrichter ist somit kontinuierlich an die AC Versorgungsspannung des Trafo angebunden und versorgt den Arduino. Parallel wird ein Pufferkondensator geladen, der für den Anzug des ersten Signalrelais und das parallele Senden Des CC1101 genug Energie vorhält. Der CC1101 wird DC mäßig vom Arduino mit 3,3V versorgt.*

Der zweite Gleichrichter wird erst durch das Betätigen der Klingel gespeist und zieht über einen zweiten Festspannungsregler ein weiteres, zweipoliges Signalrelais an. Dieses Relais schaltet ausgangsseitig den Gong und den Schalteingang des 2. HM Channels am AVR. So kann auch im Ausgeschalteten Zustand eine Benachrichtigung gesendet werden.

Über den ersten HM Channel kann die Klingel über das Relais ein oder ausgeschaltet werden. (Invertierte Belegung für Fallback).
Zur Visualisierung des Einschaltzustandes ist auch das erste Relais zweipolig ausgelegt und speist im geschlossenen Zustand eine Signal LED (diese ist bei uns im Klingeltaster und hat daher einen separaten Signalausgang am PCB).

Ein Gehäuse für den Aufbau ist nicht vorhanden, da das PCB für den Einbau in eine tiefe Unterputzdose vorgesehen ist. Allerdings kann das PCB mittels M3 Durchgangslöcher auch verschraubt werden.

*Achtung: Die Logikpegel des AT Mega 328P und des CC1101 sind hier nicht angeglichen! Das Ausgangslevel des µC ist mit 4,2 - 5 V über dem von TI spezifizierten 3,9 V an den Signaleingängen. Durch die kurzen Signalzeiten des SPI und der internen Clampdioden des CC1101 funktioniert das allerdings trotzdem. Dies kann mit einem Spannungsteiler, externen Schutzdioden, oder einem Pegelwandler auch sauber aufgebaut werden.
Um dieses Problem zu umgehen kann anstelle eines Arduino Nano auch ein Pro Mini verendet werden, dann müssen auch die Relais für 3,3V ausgelegt, oder mittels Transistor geschaltet werden.
HM-Bell_v2_toplayer.png
HM-Bell_v2_bottomlayer.png
HM Steuerung:

Channel 1 (Aktor): Klingel ein(off) / aus(on) (invertierte Belegung)
Channel 2 (sensor): wenn betätigt, Status in CCU aktualisieren

Homematic Programm:
HM-Bell_CCU-Programm.png
Das automatische zurücksetzen des Ch. 2 schaltet den Trigger für die Pushbenachrichtigung wieder zurück und die Verzögerung verhindert mehrfach Benachrichtigung bei mehrfachem kurzen Klingeln.

Danke @Psi für das erste Review und Feedback.

PS: Es ist schon echt praktisch, dem Paketboten vom Büro aus die Garage zum Ablegen der Pakete zu öffnen. ;)

EDIT: Hier der Link zum Projekt auf GitHub. Dort wurde auch schon die Levelanpassung in der Version 2.1 berücksichtigt. https://github.com/paso42/HM-Bell
Zuletzt geändert von paso am 08.09.2020, 10:10, insgesamt 1-mal geändert.
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Re: Vorstellung: HM-Bell - Sensor/Aktor für Haustürklingel

Beitrag von t0mk » 04.09.2020, 22:07

Hi,

genau so eine Kombi habe ich mir schon gewünscht. Aufgrund vieler anderen Projekte bin ich bist jetzt noch nicht mal dazu gekommen, meine Gedanken dazu im Forum aufzuschreiben, und da kommst Du mit einer fertigen Lösung um die Ecke :)

Es widerstrebt mir allerdings, den CC1101 entgegen der Spezifikation mit 5V Signalpegel laufen zu lassen. Ja ich weiß, die Gefahr ist gering, und ich habe schon selber Dutzende von Atmegas mit einem CC1101 dran mit USBAsp mit 5V Signalpegel geflasht und hatte keinen einzigen Ausfall. Aber im Dauerbetrieb würde ich doch lieber einen Spannungsteiler einbauen oder auf einen Arduino ProMini mit entsprechnden Konsequenzen gehen. Leider sehe ich weder einen Schaltplan, noch eine BOM, noch Informationen, wie man ggf. an eine Platine kommen könnte, kommt da noch was? Wie bindest Du das Ganze in CCU ein?

Danke schon mal fürs Teilen!

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Re: Vorstellung: HM-Bell - Sensor/Aktor für Haustürklingel

Beitrag von paso » 04.09.2020, 23:09

Hallo @t0mk, Ist bereits in Arbeit. Habe schon angefragt, es auf der Asksin++ Projektseite mit einzubinden. Ich würde es, gemäß dem Vorschlag von @Psi, dann auch übers git zur Verfügung stellen. Da wird dann alles im Detail und unter CC Lizenz zur Verfügung stehen. Gib mir noch ein paar Tage - aktuell habe ich mir mit dem neuen update der CCU mein System zerschossen und muss das erst einmal fixen, bevor ich mich damit weiter auseinander setze.
Mein Backup hat mir dieses mal leider nicht geholfen...
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Re: Vorstellung: HM-Bell - Sensor/Aktor für Haustürklingel

Beitrag von klassisch » 04.09.2020, 23:16

Wie wäre es mit einem bistabilen Relais für das Schalten der Klingel?

Habe hier vor Urzeiten mal meine Lösung vorgestellt, die bis heute funktioniert:
- Für das Abschalten der Klingel reichte da damals verfügbare Batterie-Aktormodul (mit Mosfet) und ein Gleichrichter.
- Für das Melden der Klingel etwas Eingangsbeschaltung incl. Gleichrichter und Schutzbeschaltung und ein HM-MOD-EM-8 oder sowas.

Aber es ist natürlich klasse, das alles schön kompakt in einem Gerätchen zusammen zu haben. Dann kann man das auch besser unterbringen.

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Re: Vorstellung: HM-Bell - Sensor/Aktor für Haustürklingel

Beitrag von paso » 04.09.2020, 23:57

Wie wäre es mit einem bistabilen Relais für das Schalten der Klingel?
Das habe ich auch überlegt, bringt mir aber keinen wirklichen Mehrwert, wenn es über den Klingeltrafo läuft und der Stromverbrauch egal ist. im Batteriebetrieb würde ich dir da natürlich voll und ganz zustimmen.
Die Fallbackfunktion im Fehlerfall geht mir aber mit einem bistabilen Relais verloren. Ein monostabile Signalrelais kann, wenn der AVR oder Spannungsregler ausfallen den Schaltkanal für den Klingeltaster von selbst wieder öffnen (Beschaltung NC).

Ich habe mein Problem gerade gefunden... (Babbling Idiot im Kühlschrank - habe die Fuse Bits vergessen...)
> In dem Fall hatte ich das Problem, dass ich die Platine gar nicht mehr erreicht habe. Um die Klingel kurzfristig dennoch wieder zum laufen zu bringen, konnte ich am Sicherungskasten die Klingel mittels Sicherung einmal ab und wieder anstellen, damit sie in den Default State geht.
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Re: Vorstellung: HM-Bell - Sensor/Aktor für Haustürklingel

Beitrag von shooter » 19.10.2020, 10:45

Ist es mit der HM-Bell möglich zwischen zwei Klingeln zu unterscheiden? Da bin ich beim Durchlesen noch nicht ganz schlau draus geworden?

Bei zwei ein und Ausgängen müsste das ja gehen?

Konkret möchte ich informiert werden wo geklingelt wurde, am Tor oder an der Haustür. Beides läuft auf dem selben Gong auf...

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Re: Vorstellung: HM-Bell - Sensor/Aktor für Haustürklingel

Beitrag von paso » 19.10.2020, 11:14

Hallo shooter,

die Beschaltung ist wie folgt:

IN (AC) - Spannungsversorgung (konstant, immer an)
IN (AC) - Button / Signal (nur beim betätigen der Klingel aktiv)
OUT (AC) - Status LED aktiv/inaktiv (zeigt an der LED an, ob der Gong beim betätigen anschlägt oder nicht)
OUT (AC) - Gong (schlägt im aktiven zustand der Platine an, sonst nicht)

Die Verwendung des HM-LC2 Sketches ist für die Zusatzfunktion "Abschalten" notwendig.

Im Prinzip wäre eine Unterscheidung recht einfach möglich, jedoch nicht mit dem aktuellen Aufbau. Für die Ansteuerung und Abfrage von zwei verschiedenen Klingeln würde bei gleichem Funktionsumfang dann die doppelte Anzahl an Relais benötigt werden. Wenn die Klingel nicht abschaltbar sein und nur abgefragt werden soll, ob sie betätigt wurde, reichen auch zwei relais für zwei Klingeln.

Viele Grüße
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Re: Vorstellung: HM-Bell - Sensor/Aktor für Haustürklingel

Beitrag von t0mk » 01.11.2020, 22:13

Ich habe mir die Platinen bestellt und hoffe, sie sind übernächste Woche da. Wer an den überschüssigen Platinen Interesse hat, bitte PN. Warum ich das jetzt schon poste? Es werden Bauteile benötigt, die ich nicht in meiner Elektronikkiste habe und auch nicht das blaue "C", was ich schon mal als versandkostenfreien Lieferanten mit Abholung im Laden nutze. D.h. ich würde bei Reichelt bestellen und könnte natürlich für die Platinen-Interessenten mitbestellen, um die recht hohen Versandkosten zu kompensieren.
Der verlinkte Warenkorb hat einen Wert von etwa 9 EUR, wenn man die SMA-Buchse nicht mitbestellt (ich halte eine Drahtantenne für ausreichend), die 5,80€ Versandkosten müssten auf die Mitbesteller umgelegt werden, es kämen also noch 1-1,50€ dazu. Außerdem werden noch ein Arduino Nano und ein CC1101-Funkmodul benötigt, die müssten in Eigenregie besorgt werden.
Lange Rede kurzer Sinn: wer auch daran Interesse hat, bitte ebenfalls PN.

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Re: Vorstellung: HM-Bell - Sensor/Aktor für Haustürklingel

Beitrag von Psi » 09.11.2020, 23:16

Grüße dich,
erst mal sorry, dass ich aktuell mal wieder ziemlich ruhig bin. Ist mal wieder ziemlich viel los und dann bleiben die Hobbys auf der Strecke.

Noch ein paar Fragen die mir unklar sind:

* ein / aus geschaltet wird die Klingel über den zweiten output?
* der sketch schaltet die Glocke direkt allerdings über die ccu nach 10s wieder aus?
* auf github schreibst du von alternativ pro mini, der hat doch eine andere Belegung als der nano?
* 0603 ist schon klein und nicht so verbreitet bei den Projekten hier. 0805 wäre wahrscheinlich auch gegangen oder?
* Ich hab hier einen potential freien Taster, damit kann ich mir den zweiten Gleichrichter sparen?
* wie sieht es mit Platinen aus? Ich hätte gerne eine :-)

Auf die Webseite müssen wir das jetzt auch mal packen.

Danke für deine Arbeit

paso
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Re: Vorstellung: HM-Bell - Sensor/Aktor für Haustürklingel

Beitrag von paso » 10.11.2020, 21:55

ein / aus geschaltet wird die Klingel über den zweiten output?
Ja und nein, analog ist es der zweite Output, digital der erste. Kann man aber im Sketch umbelegen. Der zweite digitale Output ist mit dem analogen Input verknüpft und dient als Trigger für Pushdienste.
der sketch schaltet die Glocke direkt allerdings über die ccu nach 10s wieder aus?
Nein. Der Sketch unterdrückt beim erneuten Betätigen innethalb von 10s das erneute Triggern einer Pushnachricht. Gerade Amazon drückt gerne 2-4 mal auf die Klingel... So erhält man dann nur eine Benachrichtigung über das Betätigen der Klingel.
auf github schreibst du von alternativ pro mini, der hat doch eine andere Belegung als der nano?
Das ist Korrekt. Auch der Formfaktor stimmt nicht. Alternativ soll hier heißen, dass es auch äquivalent mit einem Pro-Mini funktionieren würde. Der kann auf dieses Board mit diesem Layout allerdings nicht aufgebracht werden. Das wäre eine Möglichkeit für Jemanden, der mit dem Formfaktor nicht arbeiten kann, weil zu wenig Platz vorhanden ist und ein neues Layout gemacht werden müsste.
0603 ist schon klein und nicht so verbreitet bei den Projekten hier. 0805 wäre wahrscheinlich auch gegangen oder?
Ich habe extra von 0402 abgesehen... :P Nein, Spaß bei Seite. Leistungstechnisch benötigen wir 0805 hier nicht und in der Regel arbeite ich zu Hause mit 0603. Daher hier auch. Auch hier, kann das beim Layout gerne jeder anpassen wie es für Ihn besser passt.
Ich hab hier einen potential freien Taster, damit kann ich mir den zweiten Gleichrichter sparen?
In der Theorie ja, aber nicht mit dem Board. Das ist hier absichtlich so ausgelegt, dass der Schalter die 12V Wechselspannung schaltet, da wir damit bei längeren Leitungslängen weniger Einfluss durch Ohmsche Lasten haben. Wenn du potentialfrei schalten möchtest musst du anders routen oder im bestehenden Setup Drähte für die potentialfreie Version anlöten.
wie sieht es mit Platinen aus? Ich hätte gerne eine :-)
--> PN an t0mk :)
Auf die Webseite müssen wir das jetzt auch mal packen.
Sehr gerne, sag bescheid, wenn noch was fehlt! Bin aber aktuell auch sehr beschäftigt, daher kann es sein, dass ich etwas langsamer bin. ;)
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