Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik 50 Schalter im Umkreis von 200m steuern.


von Templus (Gast)


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Hallo,
ich versuche 30-50 Schalter/Relais in einem Umkreis (Outdoor, gute 
Sichtverbindung) vom ca. 200m zentral zu steuern. Die Clients haben alle 
230V Anschlüsse, von denen die meisten auch zu dem zentralen Knotenpunkt 
laufen.

Ich habe zu dem was mir eingefallen ist mal ein wenig recherchiert, aber 
bin zu keinem guten Ergebnis gekommen.
Was ich an Möglichkeiten entdeckt habe sind:

*PLC/230V-Modulation: Da alle Clients über einen 230V Anschluss verfügen 
(teilweise leider aber Drehstrom), dachte ich zuerst an Signale über die 
Leitung. Wie ich das verstanden habe sind Lösungen dazu aber entweder 
teuer oder kompliziert. Zumal die Distanz ja störanfällig sein soll, 
bzw. ich ja quasi große "Antennenkabel" benutze. Ich habe keine 
einfache/solide Lösung gefunden

*Funk: Module wie RFM12B sollten ja gerade so vernünftig die Reichweite 
abdecken. Was ich nicht herausgefunden habe ist, wie ich damit ein 
kleines Netzwerk aufbaue. Wie kann ich damit 50 Receiver ansteuern, was 
passiert wenn ich mehr als einen Sender haben will?
Bzw: Gibt es bessere Funkmodule?

Die Preisklasse der Funk Module find ich super, dann wäre ich 
schätzungsweise bei ~10€/Receiver.

Gibt es da etwas vergleichbares schon im Netz, was ich übersehen habe?

von Kolja L. (kolja82)


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ESP8266 µC mit W-Lan für 4€.

von Templus (Gast)


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Wow, das Teil ist ja cool.

Taugt das auf der Reichweite was?

von c-hater (Gast)


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Templus schrieb:

> *PLC/230V-Modulation: Da alle Clients über einen 230V Anschluss verfügen
> (teilweise leider aber Drehstrom), dachte ich zuerst an Signale über die
> Leitung. Wie ich das verstanden habe sind Lösungen dazu aber entweder
> teuer oder kompliziert.

Eigentlich nicht. Solange alle Clients aus dem gleichen Hausanschluss 
und alle 230V-Clients aus der gleichen Drehstrom-Phase gespeist werden, 
ist das nicht sonderlich kompliziert. Aber man sollte schon wissen, was 
man tut, sonst wird es schnell lebensgefährlich.

> Zumal die Distanz ja störanfällig sein soll,

Nö. Bei den geringen Datenraten, die du benötigst, kann man das sehr, 
sehr zuverlässig implementieren.

> *Funk: Module wie RFM12B sollten ja gerade so vernünftig die Reichweite
> abdecken. Was ich nicht herausgefunden habe ist, wie ich damit ein
> kleines Netzwerk aufbaue. Wie kann ich damit 50 Receiver ansteuern, was
> passiert wenn ich mehr als einen Sender haben will?

Man denkt sich ein für diesen Zweck sinnvolles Protokoll aus. Was denn 
sonst?

> Bzw: Gibt es bessere Funkmodule?

Ja, aber auch da muss man für das sinnvolle Protokoll selber sorgen.

> Gibt es da etwas vergleichbares schon im Netz, was ich übersehen habe?

Vermutlich schon. Aber warum sollte ich dir die Recherche abnehmen...

von Kolja L. (kolja82)


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Draußen mit guter Sichtverbindung solltest du keine Probleme haben.
50 bis 100m von ESP zu ESP sind locker drin.

https://www.youtube.com/watch?v=7BYdZ_24yg0


Da du ja kein HD-Video übertragen willst, sondern nur alle paar Minuten 
ein AN/AUS-Signal wahrscheinlich auch deutlich mehr.

Kannst aber auch ein Mesh-Netzwerk aufbauen,
dann funktioniert jeder ESP auch als Repeater
und damit ist die Reichweite dann unendlich,
musst nur alle 100m einen fallen lassen.

von Wolfgang (Gast)


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Templus schrieb:
> ich versuche 30-50 Schalter/Relais in einem Umkreis (Outdoor, gute
> Sichtverbindung) vom ca. 200m zentral zu steuern.

"Gute Sichtverbindung" muss aus Funksicht noch keine störungsfreie 
Ausbreitung bedeuten. Es kommt drauf an, was in der Fresnelzone an 
Hindernissen vorhanden ist.

> *Funk: Module wie RFM12B sollten ja gerade so vernünftig die Reichweite
> abdecken. Was ich nicht herausgefunden habe ist, wie ich damit ein
> kleines Netzwerk aufbaue. Wie kann ich damit 50 Receiver ansteuern, was
> passiert wenn ich mehr als einen Sender haben will?

Willst du ein Netzwerk aufbauen oder willst du per Rundfunksender die 
Schaltzustände übermitteln. Darüber solltest du dir klar werden.
Im zweiten Fall brauchst du nur einen Sender und viele Empfänger, musst 
durch Redundanz in der Aussendung aber für Störunanfälligkeit sorgen.

> Bzw: Gibt es bessere Funkmodule?
Der RFM12B ist ein Urahn von Hope RF. Kräftig mehr Leistungsreserve aus 
ähnlicher Generation bietet z.B. der RFM23BP mit bis zu 23dB höherer 
Sendeleistung, sofern das in deinem Fall mit den Spielregeln der 
Bundesnetzagentur vereinbar ist.

Für hohe Reichweite bei "besserer Verträglichkeit" mit der BNetzA kommt 
der RFM96W auf Grund seiner Modulationsart in Frage.

von Flip B. (frickelfreak)


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nimm  Sx1278.

von templus (Gast)


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Auf die Idee mit dem Mash Network bin ich nicht gekommen, das ist 
funktechnisch für meine Umgebung super.
Mit einem ESP8266 und einem AVR wäre ich dabei sogar unter 10€, wobei 
ich noch nigends gelesen habe, dass einer ein ESP Mesh erfolgreich 
betrieben hat, auch wenn der Hersteller wohl soetwas vorgesehen hat. Da 
werde ich noch mal tiefer recherchieren müssen.

Sollte es nicht gehen werde ich mir den SX1278 noch mal genauer 
anschauen.

Danke soweit schon mal.

von Sascha (Gast)


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Templus schrieb:
> Wow, das Teil ist ja cool.
>
> Taugt das auf der Reichweite was?

Gibt Berichte dass das Ding mit einer ordentlichen Antenne 4km schafft. 
Gilt vermutlich für freie Sichtlinie in der ersten Fresnelzone.

Aber mein Tipp: Es gibt fern-Schaltbare Steckdosen zu kaufen für kleines 
Geld, da würde ich eher drauf aufbauen. Wobei man nicht ganz weiss ob 
die sich gegenseitig stören.
Aber da ja heutzutage jeder billige 464mhz Garagentorsender schon nen 
Rolling Code eingebaut hat wäre es den Versuch wert.

von Kolja L. (kolja82)


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Moin

Das mesh haben wir auch noch nicht getestet, kommt aber in den nächsten 
Wochen.
Ein ESP hat mehr Speicher und mehr Power als ein Arduino
und lässt sich genauso beschreiben (Arduino IDE).
Aber Achtung, die können nur mit 3V betrieben werden!

Es gibt auch ESPs mit USB Controller: ebay -> NodeMCU
Die fressen 5-12V

Funksteckdosen haben (meist) kleine Schalter auf der Rückseite,
wo man aus A und B und den Kanälen 1 - 4 insgesamt 8 verschiedene 
Frequenzen einstellen kann.
Damit ist bei 8 Steckdosen Schluss...

@Templus
Wo kommst du her?

von templus (Gast)


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Ich bin irgendwie bei der Idee mit dem Mesh-network hängen geblieben, 
allein weil mich das Konzept pre se schon interessiert.

Halbwegs intelligent gelöst wäre ich relativ Ausfallsicher und hätte 
eine schöne Basis zum arbeiten und nach oben hin könnte man später 
mehrere Funktionen hinzufügen, abgesehen von an/aus, zum Beispiel 
Rückgabewerte und Messwerte.

In der kurzen Zeit hab ich mal nachgeschaut was es da für Möglichkeiten 
gibt, abgesehen vom ESP gibt es noch particle.io proton boards oder 
rasp-pi zeros und bestimmt noch weitere auf die ich noch nicht gestoßen 
bin, wobei der ESP immer noch die beste Lösung wäre, sollte Mesh 
funktionieren.

@Kolja: Wer ist "wir"? Dann bin ich mal auf die nächsten Wochen 
gespannt. - Nähe Frankfurt/Main.

von DokuLeseVerweigerer (Gast)


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Eine sehr schön funktionierende Mesh Lösung.
http://tmrh20.github.io/RF24Mesh/

Schön ist natürlich, wenn der Router etwas fetter ist, und in der Mitte 
hängt.
Und die anderen, kannste einfach drumrum werfen.

von Kolja L. (kolja82)


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Wir sind drei Studierende aus Nordhessen.
Zum Projekt möchte/kann ich hier nicht viel sagen,
nur so viel:
Wir müssen ca 30 kleine Motoren (evtl Modellbauservos) drahtlos 
ansteuern.

Kannst du mehr zu eurem Projekt sagen?
Messwerte übertragen ist sehr einfach, wenn diese digital vorliegen.
Temperatur über DS18b20
Für analoge Werte steht am ESP nur ein ADC Wandler zur Verfügung
und der kann auch nur 0-1V.
Wenn mehr benötigt, dann Multiplexer.

Ob ESP, RasPi oder proton, es bleibt bei W-LAN.
Ich könnte mir aber auch (sehr) gut vorstellen, dass du mit nem Router 
in der Mitte, locker deine Reichweite erreichen kannst.
Auch ohne Mesh.

Das gute ist, das du den Strom ja schon vor Ort hast.
Somit brauchst du nur:
-5V Netzteil (7€)
-Festspannungswandler 1.5A auf 3V (2€)
-ESP-01 (4€)
-Relais (3€)
-Kleinteile u.a. Transistor zum Schalten des Relais (5€)

Ich plage mich gerade mit LiIo Akkus rum....

von Kolja L. (kolja82)


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RFM24 ist aber kein WLAN.
Sollte egal sein, solange man nicht mit dem Smartphone schalten möchte.

von templus (Gast)


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Um genau zu sein geht es um eine Tontaubenwurfanlagen, welche über eine 
Areal verteilt sind, und günstigerweise ist zur Zeit das Vereinsheim 
genau in der Mitte.
Aktuell geht es nur um ein Auslösen der jeweiligen Wurfapparate, denkbar 
ist aber eine Erweiterung um Zustand/Zähler/Füllstand, was die ganze 
Sache dann bidirektional machen würde.
Des weiteren könnte es sein, dass das Gebiet erweitert wird im Laufe des 
Jahres.

Das bidirektionale macht den Ansatz mit dem starken Router in der Mitte 
etwas zunichte, da dann die Clients ja auch stark zurück senden müssten.
Ebenso eine Erweiterung des Gebietes würde einen weiteren Router 
erfordern (was per se kein Problem ist).
Da aber zwischen dem Zentralpunkt und den am weitest entferntesten 
Punkten immer noch Anlagen dazwischen sind (auch bei der 
Gebietserweiterung) wäre Mesh super einfach zu benutzen, da man sich um 
die Infrastruktur später keine Sorgen mehr machen muss außer "wie weit 
ist es zur nächst besten Antenne".

Ebenso gibt es mehrere Sender die die Anlagen einzeln auslösen sollen, 
die z Zt noch alle relativ zentral benutzt werden, aber auch da könnte 
die Gebietserweiterung ein Problem werden.

Mit anderen Worten: Für jetzt würde ein einfaches Stern-Netzwerk mit 
einem starken Router die Anforderungen abdecken, aber wenig Spielraum 
nach oben lassen.

von Kolja L. (kolja82)


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An die ESP 07 kannste über nen Stecker ne Antenne anklemmen,
dann solltest du auch auf dem Rückweg keine Probleme haben.
(Wenn es überhaupt Probleme gibt)

Teste es doch einfach mal aus:
Die beiden bestellen:
https://www.ex-store.de/Funk-Netzwerk-Bluetooth/ESP8266/ESP8266-ESP-01-Version-1-WIFI-Wlan2Serial::220.html
https://www.ex-store.de/Adapter/Arduino-USB-TTL-Seriell-Adapter-CP2104::194.html

Und den ESP mit 2 normalen Batterien betreiben.

N Router haste bestimmt noch irgendwo.


Der 01er hat 2 belegbare PINs, an den einen ne LED
und an den anderen nen Taster.

Damit dann vom PC/Router aus die LED schalten
und mit dem Taster am ESP irgendwas am PC machen.

Wenns klappt, raus ins Gelände.

Gruß Kolja

von templus (Gast)


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Ja ich hab mir heute mittag schon zwei 02er incl Antenne geordert, dann 
kann ich schon etwas damit rumspielen.

Werde mich noch etwas in mesh einlesen, mal sehen was das Internet 
hergibt.

Ihr wollt definitiv ein mesh für euer Projekt nutzen oder ist das mehr 
eine Idee?

von Kolja L. (kolja82)


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Ne, wir müssen :-)

Da wir im Gebäude sind, rechne ich mit einer Reichweite von max 15 
Metern.
Ein Mesh hat den Vorteil, dass wir nackte ESPs, also ohne Motor, einfach 
als Repeater verteilen können,
falls die Reichweite zwischen den eigentlichen ESPs (mit Motor) nicht 
reicht.

von Kolja L. (kolja82)


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Wenns funktioniert, verrate ich dir wie ;-)

von Sascha (Gast)


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Also ein richtiges Mesh braucht ihr ja eigentlich gar nicht, sondern nur 
ein sternförmiges Netzwerk zum Router hin, oder?

Dann reichen auch die ESP-Typen mit PCB Antenne. Und am Router dann ne 
Richtantenne anbringen, Yagi oder sowas. Schon 12dbi Antennengewinn 
machen ne ganze Menge aus.

Aber mit den 2 die du hast kannst du ja schonmal rumspielen. Wenn man 
mit den AT Commands die Access Points auflistet schmeisst der auch die 
Empfangsstärke raus. Durch 2 Decken und 6m sind das bei mir immer noch 
-49dBw.

Siehe hier:
http://rancidbacon.com/files/kiwicon8/ESP8266_WiFi_Module_Quick_Start_Guide_v_1.0.4.pdf

Achtung: Die Antworten des Moduls hängen von der Firmware ab. Besonders 
das "ready" sendet z.B. Mein ESP-12F nicht. Auch wenn in dem PDF 
drinsteht dass das unglaublich wichtig ist, dass der das sendet :)

von Harald (Gast)


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Ob das per WiFi über 200m mit einem zentralen Accesspoint zuverlässig(!) 
funktionieren wird möchte ich etwas bezweifeln. Gegen einen Versuch 
spricht ja nichts.

Falls es nichts wird - das ist eine perfekte Anwendung für die 868MHz 
500mW Module, z.B. von Radiocrafts. Gibt es aber auch von 
amber-wireless.de, adeunis-rf.com und viele andere.

Bleiben wir mal bei Radiocrafts, genauer dem RC1180HP-RC232. Damit 
kannst Du sehr einfach ein solches Netzwerk aufbauen, bei diesen 
Distanzen reicht eine einfache Drahtantenne. Die 10% Duty-Cycle 
Beschränkung sollten für die kleinen Datenmengen in dieser Anwendung 
funktionieren. Klingt wenig, ist bei den kurzen Frames aber fast nie 
hinderlich. Von den Preisen z.B. bei Farnell nicht abschrecken lassen, 
bei der geplanten Stückzahl bei glyn.de anrufen. OK, 10€ werden es nicht 
pro Modul, ich tippe auf 30€ pro Modul.

Nicht soo billig, aber die Erfolgswahrscheinlichkeit und Zuverlässigkeit 
ist sehr hoch.

von Sascha (Gast)


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Da WLAN ja auch Timeslots hat, stören die sich nicht unbedingt 
gegenseitig. Aber 50 sind natürlich recht viel, das muss man tatsächlich 
mal probieren.

Aber dafür spricht, dass es ja auch Indoor-Installationen gibt wo man 
2000 Handys mit WLAN versorgt und davon jedes noch gute 10Mbit Datenrate 
hat.

Und hier gehts nur um kbits wenn ich das nicht falsch verstehe.

von Wolfgang (Gast)


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Sascha schrieb:
> Und hier gehts nur um kbits wenn ich das nicht falsch verstehe.

Wohl eher um dbits/s ...

von Steven M. (8023)


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Davon abgesehen, könnte man das Netz mit PowerLan-APs oder einfachen 
Repeatern stützen... dann muss man nicht zwingend auf das Mesh zurück 
greifen, falls es nicht stabil zur Verfügung steht...

von Kolja L. (kolja82)


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Unser Programmierer sagte, er hätte sich am Wochenende mal dran gesetzt,
vielleicht kann ich im laufe der Woche schon mehr sagen.

Klar, Repeater geht auch, ist aber wieder etwas teurer.
Und repeaten kann der ESP auch, alternativ zum Mesh.

Spannendes Thema!

von templus (Gast)


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Von den Spezifikationen und der im Internet angegeben durchschnittlichen 
Reichweite her sollte es reichen 1-2 Router zu nutzen und die ESP8266s 
als normale Clients zu nutzen. Das ist jetzt quasi meine Fallback 
Lösung.

Rein aus Interesse und Wissensneugier jedoch strebe ich die Mesh 
Variante an. Es klingt super interessant, man kann es für andere Projekt 
übernehmen und es sollte eigentlich machbar sein, auch wenn nicht ganz 
einfach, da der ESP kein ad hoc unterstützt, was an einfachsten wäre, 
aber dafür SoftAP und Client gleichzeitig.

Bin mal gespannt was Koljas Programmierer so herausfindet, ich bin noch 
am recherchieren und muss auf meine ESPs warten.

von Jan B. (berge)


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Ich werfe mal eine weitere Idee in die Runde.

Warum nicht verwerten/missbrauchen was andere bereits entwickelt haben? 
Konkret könnte man auf ein Mesh Netzwerk zur Lichtsteuerung 
zurückgreifen und das statt zur Lichtsteuerung zur Steuerung der 
Anwendung nutzen. Lampen wie Hue oder Lightify sind für 15-20€ 
erhältlich, bringen den 230V Wandler und das Mesh Netzwerk mit. 
Lediglich das Steuersignal der LED müsste man abgreifen und mit ggfs. 
einer weiteren Schaltung zur Steuerung des Relais nutzen. Die Lampen 
lassen sich über einen Gateway ansteuern, dem man AFAIK auch Kommandos 
über offengelegte Schnittstellen schicken kann. Der Entwicklungsaufwand 
wäre so massiv geringer und preislich ist man in einem ähnlichen Rahmen.

Ist das eine Option?

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