Hallo! für eine Alarmanlage möchte ich an jedem Fenster/Türe einen Reed-Kontakt anbringen und diesen mittels Arduino überwachen. Die Leitungslänge zwischen Kontakt und AVR beträgt bis zu 40 Meter! Bei gewissen anderen Kontakten aber "nur" 15m. D.h. ich suche eine Lösung, die Kontakte möglichst unabhängig ihrer Anschlussleitungslänge verlässlich und robust beschalten zu können. Als Reed-Kontakte sehe ich die NO-Variante vor (normally open -> d.h. befindet sich das Magnet in der Nähe des Schalters, ist er geschlossen, anonsten steht er offen). Eine weitere Anforderung wäre, einen kleine LED unmittelbar beim Reed-Kontakt zu platzieren, die signalisiert, dass die Überwachung scharfgeschaltet ist. Wird das Fenster geöffnet, unterbricht der Kontakt und die LED erlischt ebenfalls (Status-LED). Als Rolls-Royce Lösung würde dann ebenfalls beim Fenster eine 2. LED zu blinken beginnen, die signalisiert, dass ein Einbruch festgestellt wurde (Alarm-LED). Zweck: beim eigenen ungewollten Auslösen des Alarms wird man so darauf hingewiesen, und man kann die Alarmanlage noch deaktivieren, bevor der Alarm mit einer Verzögerung von 15 Sek. zu heulen beginnt... Aber wie gesagt, dies wäre eher nice2have. Auf Seiten des AVR sehe ich I2C Port-Expanders vor (z.B. MCP23017, PCF8574, ...), um auf die gewünschte Anzahl Inputs zu kommen. Diese würde ich dann pro Sekunde oder so 1x auslesen. Somit sind die Reed-Kontakte selber nicht getaktet, was sie so unanfälliger für Störungen machen sollte. Die Frage wäre also eben, wie eine entsprechende Beschaltung der Reed-Kontakte aussehen könnte? Liesse sich das Problem der Leitungslänge mittels eigener Konstantstromquelle pro Reed-Kontakt (z.B. LM317) lösen? Oder habt ihr andere Ideen? Und lässt sich die Variante mit der einen Status-LED mit 2 Anschlussdrähten realisieren? Die Rolls-Royce Variante mit einer zusätzlichen Alarm-LED benötigt dann ja wahrscheinlich 3 Leitungen... Falls ich noch was anderes vergessen hahen sollte, wäre ich auch da um euren Input sehr dankbar! Mit Gruss, Christoph
Damit das System längenunabhängig funktioniert, nimm' eine strombegrenzende Diode (so was wie JAN1N5293UR-1 odgl mit ca. 500µA). Das Reed-Relais und die gewünschte LED setzt du in Serie zu dieser Diode und verwendest einen Shunt-Widerstand (z.B. 100-1000 Ohm) gegen Masse, an dem Du die Spannung mißt. Geht der Kontakt auf, fehlt der Stromfluß. Bitte die erforderlichen Spannungen beachten LED (rt): ca. 1,4V Konstantstromdiode: ca. 1,4V Shunt (1kOhm, 300uA): 0,3V ------------------------------ 3,1V Wenn Du diese Lösung je Kontakt direkt an einen I/O-Port anhängst, kannst Du damit außerdem das gewünschte Blinken realisieren. Beim Shunt-Widerstand evtl. noch einen Kondensator parallel, damit 50Hz-Brummen kein Problem wird; die I/O-Ports evtl. noch mit Dioden gegen ext. Überspannung sichern.
Christroph A. schrieb: > Die Leitungslänge zwischen Kontakt und AVR beträgt bis zu 40 Meter! Kein Problem bei einzelnen verdrillten Zuleitungen, mit 4k7 pull up am AVR. Legt man den pull up an einen Port-Pin, der bei aktivierter Alarmanlage high ist und in Reihe mit dem Reed-Kontakt eine LED, signalisiert die einen geschlossenen Kontakt bei aktiviertem Alarm. Die Auswertung erfolgt dann mit einem Analogeingang weil eine LED kein low mehr zulässt. Legt man antiparallel zum Kontakt eine LED und antiparallel zur vorherigen LED eine Diode, kann man durch verpolen der Leitungsspannung im Alarmfall die LED des offenen Kontakts blinken lassen. Bei geschlossenem Kontakt blinkt dann die andere LED. Also keinerlei Eigenintelligenz auf Seite der Kontakte erforderlich, aber pro Kontakt eine Zuleitung nötig, keine 'Meldeschleife', immerhin verringert sich dadurch die Empfindlichkeit auf Blitzenschläge in der Nähe erheblich. Durch millisekundenlange Verpolung kann man auch die Leitung von Kurzschluss und Durchtrennen unterscheiden, also Sabotage entdecken.
LED und Reed Kontakt würde ich über separate Leitungen führen. Denn eine anständige Alarmanlage kann den Status der Kontakte auch in nicht scharfem Zustand anzeigen. Es gibt hier und da auch mal die Anforderung, dass man einen Bereich nur scharf schalten können darf, wenn alle (oder bestimmte) Kontakte geschlossen sind. Mit einer ausgefuchsten Software, die Ströme Pulsieren lässt, kann man durchaus die zusätzliche Ader zur "Scharf" Anzeige einsparen, aber damit rechnet niemand, der die Anlage nicht selbst konstruiert hat. Normalerweise hat man entweder einfache DC Signale (an/aus), manchmal Widerstände zur besseren Sabotageerkennung und seltener digitale Übertragung zwischen Anlage und Proprietären Sensoren. Nimm für die Anzeige also lieber eine separate Ader. Das ist einfacher und reduziert genau deswegen potentielle Probleme für die Techniker, die nach Dir daran arbeiten müssen. Zur Schaltung: Die 40 Meter sind gar kein Problem. Ich empfehle dies:
1 | Kontakt |
2 | ____ 100Ω 10kΩ |
3 | +---o o-------[===]---+---[===]-------------o VCC (z.B. 5V) |
4 | | | |
5 | | | 47kΩ |
6 | | +---[===]---+---------o µC Eingang |
7 | | | | |
8 | | 10µF === === 100nF |
9 | | 35V | | |
10 | GND GND GND |
Wenn du automatisch erkennen können möchtest, ob die Leitung manipuliert wurde, dann schalte parallel zum Kontakt einen Widerstand (z.B. 10kΩ) und benutze am µC einen analogen Eingang. Achte allerdings darauf, den analogen Eingang nicht allzu häufig abzufragen, weil sonst am 47kΩ Widerstand viel Spannung abfällt und die Messung verfälscht. Ich halte 5 bis 100 Abtastungen pro Sekunde für angemessen. Infos zur Bauteile-Auswahl: Die 10kΩ sollten nicht allzu hochohmig sein, damit durch den Schaltkontakt genug Strom fließt. Bei zu wenig Strom verschließen viele (oder alle?) Kontakte vorzeitig. Wenn du zu deinen Kontakten keine Angabe findest, lasse 0,5mA bis 1mA fließen. Das ist ein guter Erfahrungswert. Die 100Ω begrenzen den Entladestrom vom 10µF Elko, damit der Schaltkontakt nicht kaputt geht und dabei keine unnötigen HF Störungen von der langen Leitung abgestrahlt werden. Es soll aber ein recht geringer Widerstandswert sein, damit die entprellende Wirkung des Kondensators nicht beeinträchtigt wird. Nur wenn der Kontakt lange genug geöffnet ist, soll am µC ein High Pegel ankommen. Damit wäre auch schon die Hauptfunktion des 10µF Kondensators erklärt. Seine zweite Aufgabe besteht darin, niederfrequente Störungen zu unterdrücken. Die langen Leitungen wirken wie Antennen und empfangen Netzbrummen, Radiowellen und andere elektromagnetische Felder. Hinter dem Elko folgt ein weiterer Tiefpass auf 47kΩ und 100nF. Der 100nF ist besser imstande, hochfrequente Störungen zu unterdrücken (Elkos können das wegen ihrer hohen Induktivität weniger gut). Der 47kΩ Widerstand beschützt außerdem den Mikrocontroller vor Fremdspannung. Bei mehr als 5,5V oder weniger als -0,5V werden die Schutzdioden im Eingang des µC wirksam, der Widerstand begrenzt in diesem Fall die Stromstärke. Die Schutzdioden begrenzen die Spannung. Der 100nF hat noch eine zweite Aufgabe: Er speichert Energie für die Messung durch den ADC. Ohne Kondensator würde die Spannung bei jeder Messung stark absacken und zu einem ziemlich falschen Messergebnis führen. Dass der Kontakt nach GND Schaltet ermöglicht es Dir auch, aktive Sensoren mit Open-Collector (oder Open-Drain) Ausgang anzuschließen. Außerdem kannst du analoge Sensoren (z.B. Temperaturfühler) anschließen, die wie ein Widerstand im Bereich von ca. 1kΩ bis 100kΩ wirken. Du kannst auch aktive Sensoren anschließen, die 12V oder gar etwas mehr ausgeben. Dann fließt allerdings ein Strom in "falscher" Richtung durch den 10kΩ Widerstand in das Netzteil. Wenn dieser Strom höher wird, als die Stromaufnahme der Alarmanlage, kommt es zu einer Spannungserhöhung. VCC erreicht dann Werte über 5V. Das wird aber sicher erst passieren, wenn mehr als 10 solcher Eingänge an hoher Spannung (z.B. 12V) hängen. Dagegen kann man folgendes tun:
1 | Zener 5,6V 1,3W |
2 | |
3 | GND |-----|>|------o VCC 5V |
Sollte die Versorgungsspannung über 5,6V ansteigen, leitet die Zenerdiode den Strom ab, so dass die Spannung nicht weiter ansteigen kann. Dieses Schaltungsprinzip habe ich schon oft in Alarmanlagen und anderen Konstruktionen angewendet. Es funktioniert sehr zuverlässig und ist sehr robust gegen starke Störsignale. Abgeschirmte Kabel sind hierbei ganz nett aber nicht wirklich notwendig.
Stefanus F. schrieb: > Ich halte 5 bis 100 Abtastungen pro Sekunde für angemessen. Besteht bei nur 5 Abtastungen pro Sekunde nicht schon die Gefahr, das ein potentieller Einbrecher zwischen zwei Abfragen das Fenster öffnet, durchschlüpft und hinter sich wieder schließt? DAS erscheint doch arg unsicher.
> Besteht bei nur 5 Abtastungen pro Sekunde nicht schon die Gefahr, > das ein potentieller Einbrecher zwischen zwei Abfragen das Fenster > öffnet, durchschlüpft und hinter sich wieder schließt? Das schafft nur Flash. Kein normaler Mensch ist so schnell. Abgesehen davon würde als nächstes irgendein Bewegungsmelder auslösen oder eine Lichtschranke, oder ein Türkontakt. Man sollte sich ohnehin nicht auf einen einzigen Kontakt verlassen. Die können immer mal versagen.
Hallo zusammen, erstmal ein herzliches Dankeschön an alle. Ist einfach ein echter Genuss, wie rasch und kompetent einem hier geholfen wird!! Von den 3 Lösungsansätzen scheint mir der von Stefanus F. am einleuchtendsten zu sein, da am einfachsten umzusetzen. PS: Ich habe von Anfang an vorgesehen, die Kontakte mittels "Sternschaltung" anzuschliessen, d.h. jeder Kontakt hat eine eigene, dedizierte Verbindung zur Alarmanlage. Als Reed-Kontakte verwende ich diese hier: https://www.aliexpress.com/item/Jshej/32830324655.html Ich habe nicht vor, eine Sabotage-Detektion einzubauen. Die Reed-Kontakte sind bei mir unsichtbar verbaut (da im Fenster- resp. Türrahmen bauseits eingelegt), und die Kabel somit nicht einfach zugänglich. Ich sehe drum kein Risiko, dass sich ein potentieller Einbrecher an den Kontakten oder auch Zuleitungen zu schaffen macht, ohne dabei den Alarm auszulösen... Der Vorteil ohne Sabotage liegt meines Erachtens darin, die Reed-Kontakte nicht analog, sondern rein digital auslesen zu können. Somit könnte ich die vorgesehenen I2C Port-Expanders verwenden, um auf die nötigen Ports zu kommen. Frage zur Status- resp. Alarm-LED: Im Printip lässt sich beides mit einer einzigen LED realisieren. ON=Alarm scharfgeschaltet aber nicht ausgelöst, blinkend=Alarm ausgelöst, OFF=REED-Kontakt unterbrochen (bei aktiver aber nicht scharfgeschalteter Alarmanlage) resp. Alarmanlage ganz ausgeschaltet. Muss die LED infolge langer Zuleitung speziell betrieben werden, z.B. mittels höhere Spannung am Eingang der Leitung, damit nach 2x40m (hin und zurück) noch die nötige Spannung an der LED anliegt? Wie siehts mit dem Vorwiderstand aus, und ist dieser abhängig der Leitungslänge? -> Wie sieht die Lösung hier aus, um eine generischen Schaltung für verschiedende Leitungslängen realisieren zu können? Ich habe vor, ein 3 oder 4-adriges Signalkabel zu verwenden (ggf. mit Schirm). Auf dem Schirm wäre dann GND. Oder wären 2 verdrillte Aderpaare besser? Einmal mehr vielen Dank und Grüsse, Christoph
> Von den 3 Lösungsansätzen scheint mir der von Stefanus F. am > einleuchtendsten zu sein, da am einfachsten umzusetzen. Vorsicht. Ich bin zwar auch ein Freund von einfachen Lösungen und Erklärungen, aber das garantiert noch lange nicht, dass es für deinen Fall beste ist. Wobei ich Dir diesen Vorschlag schon mit bestem gewissen gegeben habe. Also keine Sorge, völlig daneben wird sie nicht sein. > Muss die LED infolge langer Zuleitung speziell betrieben werden Nö. > Wie siehts mit dem Vorwiderstand aus, und ist dieser > abhängig der Leitungslänge? Nein, dein Kabel ist ja nicht 10km lang. Sein Innenwiderstand ist vernachlässigbar. > Wie sieht die Lösung hier aus, um eine generischen Schaltung > für verschiedende Leitungslängen realisieren zu können?
1 | LED 220Ω |
2 | |
3 | GND ----|<|---[===]---o µC Ausgang |
Verdrillung hilft, Störungen zu vermeiden. Abschirmung ebenfalls. Die Abschirmung soll normalerweise nicht zur Stromversorgung verwendet werden. Also 2 Adern verdrillt für die LED und 2 Adern verdrillte für den Reedkontakt. GND kommt zusätzlich an den Schirm (aber nur an einem Ende des Kabels). Falls dein Kabel vier-adrig verdrillt ist (wie Telefonkabel) gehören die gegenüber liegenden Adern als Paar zusammen.
Hab bei mir z-verdrahtung mit 10k Abschlusswiderstand, Alarmanlage ist quasi Messbrücke mit Differenzverstärker für die Fensterkontakte. Glasbruchmelder sind eh im Z da gleiche Konstruktion, dann kann das ganze einfach durchgeschliffen werden.
Stefanus F. schrieb: > Nein, dein Kabel ist ja nicht 10km lang. Sein Innenwiderstand ist > vernachlässigbar. > >> Wie sieht die Lösung hier aus, um eine generischen Schaltung >> für verschiedende Leitungslängen realisieren zu können? > LED 220Ω > > GND ----|<|---[===]---o µC Ausgang Soll das die LED der Raumbeleuchtung sein? Ausgehend von vielleicht 3V am Widerstand und einer LED, die nicht gerade aus Restbeständen des vorigen Jahrhunderts stammt, darf der Widerstand wohl gerne einen Faktor 5 größer sein. Sonst muss man am Ende doch noch den Leitungswiderstand in die Kalkulation mit einbeziehen ;-)
Stefanus F. schrieb: > Verdrillung hilft, Störungen zu vermeiden. Verdrillung kann es nützlich sein, aber durch Nässe/Sturm verzogene Holzteile könnten trotzdem zu lästigen Fehlalarmen führen, die man vermeiden sollte! Ein echter Alarm sollte NUR ausgelöst werden, wenn mehrere Bedingungen erfüllt sind. Sonst ignoriert man Deine Alarme bald.
> Soll das die LED der Raumbeleuchtung sein? Ich habe es für die (miesen) Standard LEDs von Conrad ausgelegt. Dein Hinweis ist sinnvoll, mal sollte vorher mal prüfen, wie hell die LED damit leuchtet. Ich beziehe meine LEDs inzwischen aus Asien (die billigsten) und betreibe sie mit 1 bis 10mA, je nach gewünschter Helligkeit. Meistens reichen 1mA schon. 10mA sind allerdings optisch nicht 10x heller als 1mA, weil das Auge logarithmisch reagiert. > Ein echter Alarm sollte NUR ausgelöst werden, wenn > mehrere Bedingungen erfüllt sind. Oh ja, das wäre schön. Bei uns im Viertel höre ich jede Woche irgendwo einen Alarm. ich glaube nicht, dass das alles Einbrüche sind. Ich gucke inzwischen tatsächlich nicht mehr nach.
oszi40 schrieb: > Stefanus F. schrieb: >> Verdrillung hilft, Störungen zu vermeiden. > Ein echter Alarm sollte NUR ausgelöst werden, wenn > mehrere Bedingungen erfüllt sind. Sonst ignoriert man Deine Alarme bald. Also ich habe schon einige VDS zertifizierte Einbruchmeldeanlagen eingebaut. Und bei jeder Anlage geht der Alarm los, sobald ein Fenster aufgehebelt wird. Sprich eine Bedinung erfüllt wurde. Gleiches gilt für Brandmeldeanlagen.
oszi40 schrieb: > Ein echter Alarm sollte NUR ausgelöst werden, wenn > mehrere Bedingungen erfüllt sind. Wie soll denn das realisiert werden? Mittels 2er unabhängigen Magnetkontakten an einem Fester/Türe? Schliesslich muss ja nur ein Fenster überwunden werden, und dann ist man "drin"... Leider fallen bei mir Bewegungsmelder weg (Katzen...) und auch Lichtschranken o.ä. sind irgendwie keine Option (Verkabelung...). Sind denn Magnetkontakte derart "unzuverlässig"? Denn ich glaube nicht, dass bei mir verzogene Holzteile ein Problem sein werden, vielleicht höchstens Minustemperaturen im Winter.
> Sind denn Magnetkontakte derart "unzuverlässig"?
Wenn sie solide montiert sind, funktionieren sie zuverlässig. Was viel
häufiger aus Versehen passiert ist, dass Fenster nur angelehnt sind
anstatt verriegelt. Dann öffnet ein Windstoß das Fenster und schon hast
du einen Alarm.
Die meisten Leute, die Alarmanlagen betreiben, haben kein Personal vor
Ort (obwohl das so eigentlich sinnlos ist). Wer macht dann das Fenster
zu?
Stefanus F. schrieb: > Fenster nur angelehnt sind > anstatt verriegelt. Dann öffnet ein Windstoß das Fenster und schon hast > du einen Alarm. Das wird sicher nicht passieren! Das Fenster nur angelehnt werden, kommt bei einer Parterrewohnung (EG) per se nicht in Frage... Wenn die Zuverlässigkeit von Reed-Kontakten bei solider Montage gewährleistet ist, und "Bedienfehler" (angelehntes Fenster) ausgeschlossen werden können, sehe ich nicht ein, weshalb eine Vorsorge gegen Fehlalarme umgesetzt werden sollte. Solche dürfte es ja so nur sehr selten geben...
Christoph A. schrieb: > sehe ich nicht ein, weshalb eine Vorsorge > gegen Fehlalarme umgesetzt werden sollte. Solche dürfte es ja so nur > sehr selten geben... Das ist die Theorie. Nach 14 Tagen Regenwetter hatte sich eine Holztür so stark verzogen, daß es zur Auslösung kam.
oszi40 schrieb: > Nach 14 Tagen Regenwetter hatte sich eine Holztür > so stark verzogen, daß es zur Auslösung kam. Dann lags aber sicher nicht an der Alarmanlage. :)
Teo D. schrieb: > Dann lags aber sicher nicht an der Alarmanlage. :) Und die verzogene Tür dürfte auch nicht mehr aufgegangen sein.
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