Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Arduino und viele Fensterkontakte


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von Olf A. (theolfer)


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Hallo zusammen,

Ich benutze derzeit einen Arduino Nano um einen Fensterkontakt 
(Reedschalter) via MQTT mit meiner SmartHome-Lösung zu verbinden. Das 
funktioniert auch soweit sehr zuverlässig und gut. Kabellänge ca. 5m von 
Controller bis Fensterkontakt.

Nun hat der Arduino ja mehr als einen Eingang, und ich habe mehr als ein 
Fenster mit Fensterkontakten.

Ich vermute mal, dass ich nicht beliebig viele Fensterkontakte 
anschließen kann, oder doch? Was muss ich ausser geschirmten Kabeln 
-wenn möglich- denn noch beachten? Die Summe der Kabellänge? Zählt hier 
die länge bis zum Fenster, oder die doppelte länge?

Wie ihr seht, bin ich noch ganz am Anfang und bin über einen 
Adventskalender zu meinem Glück gekommen. Bin daher froh über jede Hilfe 
:)

von Typ (Gast)


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Reedkontakt --------- Arduino ist unkritisch, da brauchts keine 
Schirmung und vermutlich gehen auch 50m problemlos

von Wolfgang (Gast)


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Olf A. schrieb:
> Was muss ich ausser geschirmten Kabeln
> -wenn möglich- denn noch beachten?

Mach die Pull-Up Widerstände klein genug. Dann brauchst du keine 
Schirmung.

Den Verdrahtungsaufwand kannt du reduzieren, indem du einen Bus (z.B. 
RS485) verwendest und bei den Kontakten einen kleinen µC einbaust, der 
der sich um die Kommunikation über den Bus kümmert. Der kleinst-µC kann 
per MQTT-SN mit deinem MQTT-Broker (via MQTT-SN Gateway) kommunizieren.

von U. M. (oeletronika)


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Hallo,
> Olf A. schrieb:
> Ich benutze derzeit einen Arduino Nano um einen Fensterkontakt
> (Reedschalter) via MQTT mit meiner SmartHome-Lösung zu verbinden. Das
> funktioniert auch soweit sehr zuverlässig und gut. Kabellänge ca. 5m von
> Controller bis Fensterkontakt.
> Ich vermute mal, dass ich nicht beliebig viele Fensterkontakte
> anschließen kann, oder doch?
Nicht unendlich viele, aber faktisch sind unzählige möglich.

> Was muss ich ausser geschirmten Kabeln denn noch beachten?
Wie schon geschrieben, sind geschirmte Kabel bei so einer einfachen 
Anwendung mit rel. kurzen Kabeln (bis paar 10 m) nicht nötig. Einfache 
Signalkabel mit paarig verdrillten Adern sind empfehlenswert.

> Die Summe der Kabellänge? Zählt hier
> die länge bis zum Fenster, oder die doppelte länge?
Ist doch egal.
Es steht hier die Frage nach einem grundsätzlichen Konzept.
Man kann über Multiplexer hunderte Eingänge abfragen, oder auch wie 
schon geschrieben, über einen seriellen BUS eine Vielzahl von Kontakten 
einlesen. Ersteres ist vom Elektronikaufwand her einfacher, braucht aber 
evtl. etwas mehr Verdrahtung. Da die Fenster aber normal über dss Haus 
verteilt sein werden. ist eine Sternverdrahtung wohl eh nicht zu 
vermeiden.
Ob du also doch eher auf die zweite Variante setzen willst, hängt auch 
davon ab, ob evtl. doch noch mehr Funktionen darüber realisiert werden 
sollen (auch nachrüstbar). Eine Steuerung von Rolladen, 
Temperaturfühler, Thermostatsteuerung, Lichtsteuerung usw. wären 
möglich, wenn man schon dezentral uC an allen Fenstern hat.

Auf eines will ich aber noch hinweisen. Bei der Verdrahtung sollte man 
auf ausreichende Schutzbeschaltungen achten. Sosnst kann es bei 
Blitzschlägen in Hausnähe zu Totalausfällern vieler Ports an uC und 
sonstgen Schaltungen durch EMP kommen.
Gruß Öletronika

von Olf A. (theolfer)


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Tausend Dank für die hilfreichen Rückmeldungen!

Die Kontakte sind fest in den Fenstern verbaut. Ursprünglich hatte ich 
mir gedacht an jede Strippe, die im Keller landen, einen ESP8266 
dranzuklemmen, der dann auch die Sabotageleitungen mit überwacht. Mit 
MQTT übers WLAN dann in die SmartHome Zentrale.
Da die Lieferung seine Zeit braucht, die sind schon unterwegs, habe ich 
prototypisch das für das Badfenster mit einem Nano umgesetzt. Daher nun 
die Idee alle Sensoren an einen Mikrocontroller zu hängen. Das würde die 
Wartung auch vereinfachen, wenn nötig. Somit habe ich noch die Wahl als 
Stern-Topologie mit dem Nano, oder mit den ESPs als jeweils autarker 
Sensor das zu realisieren. Gibt es hier eine "Sinnvolle" Lösung, oder 
ist das eher Geschmacksache?

Das USB-Netzteil hängt an einer Steckdose mit Überspannungsschutz, und 
die an einer Fi-Sicherung. Reicht das um vor Blitzeinschlag gesichert zu 
sein? Nicht wäre schlimmer, wenn dadurch dir Kontakte in den Fenstern 
beschädigt würden! Den Nano kann man ja ersetzen, die Kontake nur, mit 
sehr viel Aufwand und Geld.

Als Pull-Down Widerstand habe ich die vom Nano-Eingang genommen. Sollte 
ich das ändern?

Primärer Zweck ist die klassische Heizungssteuerung. Sekundär, der 
Sicherheitsgedanke.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Mach mal langsamer, zu viele Fragen und falsche Annahmen auf einem 
Knubbel.

> Ursprünglich hatte ich mir gedacht an jede Strippe, die im Keller landen,
> einen ESP8266 dranzuklemmen...
> mit den ESPs als jeweils autarker Sensor das zu realisieren

Wenn du ganz viele WLAN Module betreibst, musst du entweder regelmäßig 
Batterien wechseln oder Netzteile verwenden. Deren 
Leerlauf-Stromaufnahme läppert sich aber bei der großen Anzahl. Außerdem 
brauchst du eine WLAN Router, die so viele Clients verwalten kann. Ab 10 
Stück fängt es an spannend zu werden.

Dann kommt noch dazu, daß Funkstrecken generell sehr unzuverlässig sind 
und sich leicht stören lassen. Wenn ich Einbrecher wäre, würde ich einen 
Störsender mitnehmen, der die gängigen Frequenzen blockiert. Die Chance, 
daß die Alarmanlage los geht, reduziert sich damit schonmal erheblich.

Zumindest diesen Part hast du in der Hand - die Software. Nur wie willst 
du eine harmlose Störung von einer Sabotage unterscheiden?

> Das USB-Netzteil ... Überspannungsschutz ... Fi-Sicherung.
> Reicht das um vor Blitzeinschlag gesichert zu sein?

Vor einem direkten Blitzeinschlag kann man seine Geräte praktisch nicht 
beschützen. Schutz gibt es nur gegen Überspannungen durch indirekten 
Blitzeinschlag. Aber da gibt von-bis so gewaltige Unterschiede daß diese 
ganzen Überspannungs-Schutz Dinger eher Voodoo-Magie sind, als echter 
Schutz. Dafür kannst du dementsprechend 10 Euro oder 1000 Euro ausgeben, 
wie du willst.

Ich wills mal so sagen: 100% Schutz gibt es nicht, deswegen sollte man 
nicht die gesamte Elektrische Ausstattung des Hauses miteinander 
verkabeln. Ich habe erlebt, wie jemand durch indirekten Blitzschlag fast 
alle elektronischen Geräte verloren hat. Die Überspannung kam über die 
ISDN Leitung in die Wohnung, verteilte sich von dort auf alle Telefone, 
Modems, Computer, Stereoanlagen, Fernseher und DVD Player. Den Weg 
konnte man anhand seiner Brandspuren nachverfolgen. Ich hatte damals ein 
Teil-Gutachten für die Versicherung erstellt.

> Gibt es hier eine "Sinnvolle" Lösung, oder ist das eher Geschmacksache?

Mein Geschmack sagt auf jeden Fall: Vermeide Funk. Ich würde einige 
Sensoren sternförmig zu einem Mikrocontroller zusammenführen und mehrere 
Mikrocontroller über einen RS485 Bus mit der Zentrale verbinden. 
Eventuell kann der Zwischenschritt entfallen und alles läuft direkt 
sternförmig zur Zentrale. Das würde ich von der Menge Kabel anhängig 
machen, die dazu nötig ist.

Drahtlos würde ich nur Sachen anbinden, wo das Verlegen eines Kabels 
sehr lästig wäre. Zum Beispiel die Garage oder ein Schuppen im Garten.

> Als Pull-Down Widerstand habe ich die vom Nano-Eingang genommen.
> Sollte ich das ändern?

Die haben intern nur Pull-Up und die sind sehr hochohmig. Nimm lieber 
10k Ohm und eventuell noch einen 100nF Kondensator nach GND, um 
Radiowellen abzublocken.

> Primärer Zweck ist die klassische Heizungssteuerung.

Dann konzentriere dich mal darauf. Denn Alarmanlagenhalten schrecken nur 
die einfachsten Einbrecher ab. Wirklich Sinn machen sie nur in 
Kombination mit einem Wachdienst.

: Bearbeitet durch User
von Wolfgang (Gast)


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Olf A. schrieb:
> Ursprünglich hatte ich mir gedacht an jede Strippe, die im Keller landen,
> einen ESP8266 dranzuklemmen, der dann auch die Sabotageleitungen mit
> überwacht.

Ob die Strippen im Keller oder auf dem Dachboden landen, ist ziemlich 
egal. Entscheidend ist, ob sie alle in einem zentralen Punkt landen. 
Dort würde man genau einen ESP8266 einsetzen, der sich um alles kümmert. 
Immerhin musst du für einen ESP8266 etwa 350mA beim Senden vorhalten.

von U. M. (oeletronika)


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Hallo,
> Wolfgang schrieb:
> Ob die Strippen im Keller oder auf dem Dachboden landen, ist ziemlich
> egal. Entscheidend ist, ob sie alle in einem zentralen Punkt landen.
> Dort würde man genau einen ESP8266 einsetzen, der sich um alles kümmert.
> Immerhin musst du für einen ESP8266 etwa 350mA beim Senden vorhalten.
Wenn man einen zentralen Ort hat, wo alle Leitungen enden, wozo braucht 
man man dann noch diesen WiFi-Kram. Dann gehört dort ein auswertender uC 
(z.B. Arduino) hin.

==============================================================
Und noch was zum Thema Überspannungschutz.
Damit meinte ich nicht primär den Schutz von so einem 3€ USB-NT.
Vielmehr kann jede einzenele Signalleitung bei einem EMP den Eingang 
oder Ausgang von einem uC-Port zerstören. Das macht am Ende viel mehr 
Ärger, wenn man nach einem Gewitter diverse Geräte und Elektronikmodule 
verschrotten muß.

Deshalb sind alle Leitungen von den Fensterkontakten am Eingang zur 
Auswerteelektronik gegen Überspannungen zu schützen.
Bei so  einfachen Digitaleingängen ist das recht leicht zu 
bewerkstelligen, indem man vor jeden Eingang ein R-C-Glied (Tiefpass)und 
dazu eine passende Suppressordiode setzt.
Auch Zuleitungen welche Betriebsspannung (z.B. 5V) führen, soltte 
abgesichert werden.
Als Pulldown-R würde ich ca. 1 kOhm bis max. 10 kOhm vorschlagen.
Gruß Öletronika

: Bearbeitet durch User

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