Rollladensteuerung mit ESP01 für Schalterdoseneinbau

[Papa Romeo]

...also wie versprochen...here is it !

Zum Sketch:

In den ersten 10 aktiven Zeilen erfolgt die individuelle User-Zuweisung, die in den Kommentarzeilen erklärt werden. Wir für WIP (Wunsch-IP) ein Wert größer 0 gewählt, muss in den Zeilen 11 bis 18 noch der Gateway und die DNS angeben werden. Bei WIP = 0 ist DHCP aktiviert und die IP wird vom Router zugewiesen.
Die folgenden fünf #define-Zeilen der genutzten GPIO´s müssen nur geändert werden, wenn andere Bausteine wie z.B. Wemos, ESP12 o.ä. genutzt werden.
Die angegeben Zuweisungen gelten für den ESP01.

@Dank an Holger: Er hat die folgend aufgeführten Modifizierungen und Erweiterungen implementiert, die ich im großen Ganzen, bis auf die Delay-Zeit und die Direktumschaltung, auch so übernommen habe.

- zusätzliche Ansteuerung per Prozentangabe in 10er Schritten
- die Positionsangaben die in Sec waren alle * 100  gerechnet wegen der kürzeren Abfrageschleife
- die delay Zeiten beim Relaisschalten von 250 auf 25 Millisec geändert (geht bei mir   da ich eine Hardware Relaisschutzschaltung habe)
- in void Up und void Down das direkte Umschalten möglich gemacht ( die jeweilige preset Abfrage rausgenommen)
- eine Hilfsausgabe per MQTT calc_Position (der errechnete Zielwert in Sec)
- bei den fahrten wird nicht mehr auf max_Pos geprüft sondern auf calc_Pos (die errechnete Zielposition)
- bei jeder Fahrt Up oder 100% 3 Sec Zugabe um den Rollladen ganz nach oben zu fahren (kalibrieren)

(den Test mit 99_myUtils_Shutter.pm hat Holger, wie er mir berichtet hat, inzwischen auch erfolgreich durchgeführt)

Die Delay-Zeit habe ich wieder auf 250 ms gesetzt, da diese Ruhe-Zeit nicht dem Schutz der Relais zu Schulden ist, sondern den Motor schützen soll und ihm die Gelegenheit gibt, die Kräfte im Motor und im Getriebe vor dem Richtungswechsel  abzubauen.

Das mit der Direktumschaltung habe ich so gelöst:
Im Sketch kann über die Variable Modus (1-3) gewählt werden, ob die direkte Handsteuerung über einen Rollladen-Dreh  oder Rollladen-Tastschalter mit gegenseitiger mechanischer Verriegelung (Modus = 1) oder über einen normalen Doppeltaster (Modus = 2 / 3) erfolgt. Beim Betrieb mit einem Doppel-Taster kann dann noch unter der ,,Direktumschaltung" (Modus = 3) (wird nach ,,Up" oder ,,Down" die Gegenrichtung betätigt, erfolgt der Richtungswechsel direkt) und ,, ohne Direktumschaltung" (Modus = 2) (egal welche Taste betätigt wird und der Rollladen ist in Fahrt, wird dieser gestoppt und die gewünschte Fahrtrichtung muss dann mit einem erneuten Tastendruck nochmals ausgeführt  werden) gewählt werden.


Zur Hardware:

Das Platinen-Layout wurde unter Sprint-Layout 6.0 erstellt und ist ausgelegt für einen ESP01 mit Relais in Serienschaltung (d.h. ein Relais schaltet die Netzspannung zu, ein Relais schaltet ,,Up/Down"). Es ist zu empfehlen so eine Beschaltung zu wählen, da beim Betrieb einer Beschaltung  mit Relais in Parallelbetrieb (z.B. LUANI ein Relais mit 1 x EIN für ,,Up", ein Relais mit 1 x EIN für ,,Down") im ,,Worst Case" nicht gewährleistet werden kann, dass an den Up/Down-Leitungen nicht gleichzeitig Spannung anliegt und der Motor eventuell zerstört wird. Hat allerdings eines der Relais einen Wechselkontakt, kann dies, durch entsprechende Beschaltung, auch wiederum im Parallelbetrieb gewährleistet werden. Aber diese Entscheidung muss jeder selber treffen und mit entsprechenden Anpassungen der GPIO´s im Sketch können natürlich auch solche und andere Schaltungen verwendet werden. Holger nutzt z.B  so eine abgeänderte LUANI-Version, in die er eine elektronische ,,Relaisverriegelung" integriert hat.

Einen Schaltplan zu zeichnen hab ich mir verkniffen. Da die Schaltung, bestehend aus nur 16 Bauteilen, einem 4er Klemmblock und dem ESP01, schnell erklärt ist. Der HLK-PM01 macht aus den 230V ~ die 5Volt Gleichspannung für die beiden Relais, die jeweils mit einer Freilaufdiode versehen sind und über die BS170 und die 10 kOhm Vorwiderstände durch die vom Sketch zugewiesenen  GPIO´s angesteuert werden. Der LF33CV erzeugt die 3,3 Volt für den ESP01. Die 0,1 uF C´s und 100 uF Elkos dienen als Entstör- und Glättungskondensatoren  für die beiden Betriebsspannungen. Si sichert den HLK-PM01 ab. An die drei Leitungen unter dem ESP01 wird bei Bedarf der Schalter / Taster für die Ortbedienung angeschlossen.

Ich hoffe ihr kommt mit den Ausführungen klar. Wenn nicht, einfach melden.

Papa Romeo

[RaspiLED]

Hi,
Sehr geil! Was kostet so ein gutes Stück dann an Material?  Wie lange baut man das auf? Wieviele Boards hast Du über?
Gruß Arnd


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[Papa Romeo]

Hallo Arnd,

...ich hab´s noch nicht ausgerechnet, da eigentlich alles aus meiner Bastelkiste kommt, bzw. von vorherigen Projekten über war.
...zusammengelötet hatte ich es etwa in ner Stunde. Die Hauptarbeit war den Sketch und das Layout zu erstellen
... und über hab ich Moment keine, da es ja mal nur der Prototyp ist und ich noch nacharbeiten muss. (Löcher z.B. für den HLK und
die Relais stimmen noch nicht ganz.

Gruß

Uwe

[Papa Romeo]

...hier nochmal der Aufbau mit professioneller Platine.
Wenn man die Löcher für den HLK mit 1,8 mm und die Löcher für die Relais mit 1,5 mm aufbohrt passen die Bauteile ohne Kraftaufwand auf die Platine.
Aber was soll`s,  bei etwas über 60 Cent pro Platine kann man den Bohraufwand auf sich nehmen. Bei der neuen zweiseitigen Platine ist das dann korrigiert.

Papa Romeo

[Gisbert]

Hallo Papa Romeo,

zuerst mal allerhöchste Anerkennung für dein Projekt !!

Ich bin primär an einem Nachbau interessiert, da ich gerne bastele und ein solches Teil schon lange suche.

Könntest du eine Teileliste zusammenstellen? Könntest du auch den aktuellen Platinenlayout posten? Möglicherweise macht es Sinn eine Sammelbestellung für die Platinen durchzuführen.

Eine kleine Skizze, welche Drähte wohin kommen, könnte hilfreich sein.

Viele​ Grüße​ Gisbert​

[pc1246]

Moin
Ziemlich geniale Nummer!
Zwei Punkte habe ich:

• Wo ist der 2. N Anschluss?
• Wie sicher seid Ihr Euch, dass die Schalter diese kleinen Stroeme/Spannungen schalten. Ich spreche da aus beruflicher Erfahrung!

Gruss Christoph

[Papa Romeo]

Hallo Gisbert,

hier mal die Stückliste:

1 x Spannungswandler HLK-PM01
2 x Relais AZ6991-1C-5DE
1 x Spannungsregler LF33CV (optional bei der 2-Lagen-Platinenversion 1 x AMS1117)
1 x ESP01 - Modul
2 x Elko 100 - 470uF / 10V
2 x Kondensator 100nF Keramik
2 x Diode 1N4148 o.ä.
2 x FET BS170
2 x Widerstand 10-47 kOhm 1/8 bis 1/4 Watt
2 x Klemmblock 2-pol.
1 x Einlötsicherung 1 bis 2A
1 x Pfostenbuchse 8-pol. (4-pol. doppelreihig)

Einen Anschlussplan und die Gerberdateien findest du im Anhang. Die Dateien sind aber schon für die Doppelseitige Platine ausgelegt. Sind aber nur Schönheitskorrekturen und die Option für den AMS1117 auf der Lötseite.

Wenn du eine oder zwei Platinen haben willst, lass ich dir gern welche zukommen. Ich habe mir für die 3 Projekte ( das Dritte stell ich gerade zusammen) Platinen machen lassen. Da eine oder fünf genauso teuer oder billig waren wie 10 Stück, habe ich jetzt 10 Platinen pro Projekt hier. Stückpreis mit Porto und Verpackung (war teurer wie die Platinen selbst) für umgerechnet 60,5 Cent.

hallo pc1246,

für was einen zweiten N-Anschluss? Ein normaler Rollladenschalter hat eigentlich keinen N-Anschluss. Der N-Anschluss hier auf der Platine wird nur wegen der Spannungsversorgung der Platine benötigt und bei den Meisten wird eher das Problem bestehen, dass sie dort wo der Rollladenschalter verbaut ist kein N-Leiter zu Verfügung haben und ihn eventuell wenn überhaupt möglich nachziehen müssen.
Die zweite Frage musst du näher erleutern. Geschaltet wird über Relais. Die hier Verbauten können bei Netzspannung bis 6 Ampere schalten, was einer Leistung von etwa 1500 Watt entspricht. Dürfte also für einen Rollladenmotor mehr als genug sein.

[Wichtel]

Zur N-Klemme:
Die würde beim üblichen Schalterdoseneinbau -mit oft direkt abgehender flexibler Leitung zum Motor- eine zusätzliche N-Klemme für diesen Übergang von der starren Installationsleitung ersparen, bleibt nur noch ggf. eine Klemme für den PE hinter dem Schalter unterzubringen.

Zum Relais: Du musst Einschaltströme, Winterbetrieb und ggf. parallelgeschaltete Rolläden sowie auch die Betriebstemperatur des Aufbaus fertig in einer Schalterdose berücksichtigen, viel mehr aber noch dass Technische Daten chinesischer Bauteile nochmal mit anderer Vorsicht zu genießen sind als anderswo angegebene "Absolute Maximum Ratings".

Ich habe kürzlich z.B. mal chinesische LED-Dimmer gekauft, laut Aufdruck bis 12 Ampere. Im Betrieb an 2 Ampere Last bei 12 V in Form eines einfarbigen LED-Bands von 5 m hat nun schon der zweite von 3 bestellten nach kurzer Zeit aufgegeben, ein kurzes Flackern und das Teil hat dauerhaft 100 %...

[Papa Romeo]

Hallo Wichtel,

ich bin von einer praktischen Installation ausgegangen, so wie ich es in der Regel auch installiert habe. Die Rollladenschalter sitzen nicht am Rollladen, sondern zentral an einem gut zugänglichen Ort,  z.B. neben der Tür. Die Umklemmung von flexibel auf starr ist also schon irgendwo in einer Dose vorher praktiziert worden(da aus Erfahrung die Anschlussleitungen der Rollladenmotoren sowieso nicht so lang sind, dass sie bis zum nächsten Schalter reichen). An die Rollladenschalter gehen also in der Regel jeweils nur drei Drähte: Phase(L) und die beiden Geschalteten für Hoch und Runter. Weiterhin ist mein Schalter dafür gedacht einen normalen Rollladenschalter zu ersetzen und in diesem Fall sollte dann die restliche Verdrahtung (PE, N) schon vorhanden sein.

Bei den Relais handelt es sich um ZETTLER Markenrelais. Weiterhin kannst du nicht Birnen mit Äpfeln vergleichen. Zwischen Relaisbetrieb und Dimmerbetrieb (PWM) liegen Welten. Die Angaben auf den Relais beziehen sich auf den Dauerbetrieb. Sollte der Einschaltstrom eines starken Rollladenmotors(240Watt) auch das 6fach (und das sowieso nur für den Bruchteil einer Sekunde) haben, wäre er immer noch unter der Belastungsgrenze des Relais. Genauso Winterbetrieb. Der Motor schaltet bei Überlast ab. Bei Parallelbetrieb hast du recht. Hier muss man eventuell mit Slave-Relais arbeiten. Wenn die Relais mit ihrer Nennspannung angesteuert werden, habe ich mir über den Zusammenhang Relais und Betriebstemperatur in meiner fast 50jährigen Tätitgkeit im Bereich der Elektronik sowohl im Hobby als auch im berufllichen Zweig noch nie Gedanken machen müssen.

[Gisbert]

Hallo Papa Romeo,

du musst dich auf reichlich Anfragen einstellen bei deinen interessanten Projekten 
Ich hab aber noch Fragen, da einige Aktionen für mich neu sind, und ich noch leicht überfordert bin.

Ich benötige mindestens 5 Platinen für eine Rolladensteuerung (aber eher mit Reserve, falls was daneben geht), weshalb ich die bestellen muss.
Wo könnte ich die bestellen?
Welche Dateien muss ich dann übermitteln? "Shutter.zip" oder die in der zip-Datei befindlichen Dateien?

Dann hab ich noch Fragen zur Teileliste; die meisten Teile sind soweit verständlich:

• 1 x Spannungsregler LF33CV (optional bei der 2-Lagen-Platinenversion 1 x AMS1117): Benötige ich dann beides, oder bei der 2-Lagenversion nur den AMS1117, den dann in 3.3V?
• 2 x Elko 100 - 470uF / 10V: Ist es völlig egal ob 100 oder 470 uF oder was dazwischen? Was ist am besten geeignet?
• 2 x Kondensator 100nF Keramik: Welche Spannung?
• 2 x Widerstand 10-47 kOhm 1/8 bis 1/4 Watt: Ist es hier auch egal, was wäre am besten geeignet?

Noch eine weitere Frage, wahrscheinlich werden noch weitere folgen, befürchte ich  :
Der im Anhang rot markierte Strich, ist das ein Draht, der eingelötet werden muss?

Viele Grüße Gisbert

[Gisbert]

Hallo Papa Romeo,

mir ist noch aufgefallen, dass im Platinenlayout ein Relais 4 Beinchen hat, das andere 5 Beinchen.
In der Teileliste sind aber beide Relais identisch.
Kannst Du dazu was sagen?

Viele Grüße Gisbert

[Papa Romeo]

Hallo Gisbert,

sind die gleichen Relais.
An dem Einen hab ich nur das Beinchen abgezwickt, da der Kontakt für die Funktion unwichtig war und ich dazu noch mehr Abstand von der Hoch- / zur Niedervoltseite erhalten habe.
Auf der doppelseitigen Platine muss das Beinchen nicht mehr weg. Dort ist dann die Massefläche der Niedervoltseite nicht mehr störend.

Gruß

Papa Romeo

[Papa Romeo]

Hallo Gisbert,

sorry hab deinen Post, vor dem wegen den Relais, völlig überlesen.

Also:

Platinen:               Ich schick dir einen Link, wo ich die Platinen bestellt habe. Dort musst du dann die "shutter.zip" hochladen, Bestellung bestätigen, zahlen...und gut is

Spannungsregler: Du brauchst nur einen. Entweder den LF33CV oder den AMS1117. Sind Beides 3,3 Volt Regler.

Elkos:                    Um so größer der Wert um so besser ist die Glättung der Betriebsspannung. Wenn du 470 uF Elkos hast
                             und sie passen von der Baugröße rein, dann nimmst du diese. Ansonsten die nächst kleineren die von der Bauform
                             halt passend sind.

Kondensatoren:  Spannungsfestigkeit ist unerheblich. Sollten 2,54 mm Rastermaß haben und eine kleine Bauform.

Widerstände:     Diese steuern die FET´s an. Es fließt so gut wie kein Strom. Daher auch hier der Wert und die Leistung unerheblich.
                           Einfach das nehmen, was gerade da ist.

Gruß

Papa Romeo

[Papa Romeo]

..den "Strich" hab ich vergessen. Ja, ist ne Brücke, aber bei der Doppelseitigen Platine nicht mehr erforderlich.

[Papa Romeo]

...hier noch eine Option um etwas Geld zu sparen.

..statt dem HLK-PM01 einen HLK-PM12 und für die Relais das HF41F 12 SZ verwenden. (ELV nutzt diese u.a. bei ihren Rolllladenschaltern).
Der HLK_PM12 ist zwar geringfügig teurer als der HLK-PM01 aber das Relais dafür um mehr als die Hälfte billiger. Der billigste Preis für das
AZ6991-1C-5DE den ich bisher gefunden habe, lag bei 2,44 Euro plus 1,95 Euro Versand. Für 10 Stück des  HF41F 12  SZ zahlt man in der Bucht
11,69 Euro incl. Versand. Jetzt sollte aber für den Elko der näher am HLK sitzt eine 16 Volt noch besser eine 25 Volt Variante verwendet werden.

Papa Romeo