Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Ansteuerung von 4x50W LEDs mit ESP Bluetooth und mobiler APP


von pezigan (Gast)


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Hallo!

Gleich vorweg: Ich bin praktisch ein Neuling im Bereich der 
Elektrotechnik, wir hatten zwar ein Modul dazu auf der Universität, 
trotzdem beschränkt sich mein Wissen auf die absoluten Grundlagen (wenn 
überhaupt). Ich bin Softwareentwickler und will nun ein Projekt 
umsetzen.

Zum Projekt:

Ich habe einen Scheinwerfer der mit einem Kippschalter ein/ausgeschaltet 
werden kann. Der Scheinwerfer ist mit 4x50W LEDs ausgestattet und wird 
mit einem 28V Milwaukee Akku betrieben. Mein Ziel ist es, diesen 
Scheinwerfer mittels einer mobilen App anzusteuern (wenn der 
Kippschalter eingeschaltet ist).

Bei der Auswahl der Komponenten ist zu beachten, dass im Gehäuse nur 
beschränkt Platz ist. (10cm X 7cm X 4cm)
Wie gesagt, ich habe keine Hands-on Erfahrung mit Elektrotechnik, nach 
einiger Recherche hat sich aber dieses mögliche Setup ergeben:

1x ESP32 für die Bluetooth Verbindung zum Smartphone (welcher ESP?)
1x Spannungsregler zur Konstanten Versorgung des ESP mit 7V. (wie muss 
dieser dimensioniert sein?)
1x 4-Weg Relais um jede der 4 LEDs einzeln ansteuern zu können. (ist ein 
Relais überhaupt das Richtige? oder doch eher ein MOSFET?)
1x Breadboard
Ein paar Jumperkabel

Ich würde die Batterie mit dem Spannungsregler verbinden. Dieser 
versorgt dann den ESP mit der nötigen Spannung. Mit dem ESP wird die 
Bluetoothverbindung gehandelt und die Relais werden je nach Eingabe auf 
der mobilen App geschaltet. Die Relais werden zwischen Batterie und LEDs 
geschalten. Somit sollte es möglich sein, die Stromzufuhr zu unterbinden 
und die LEDs ein/auszuschalten und evtl. auch blinken zu lassen.

Kann das in dieser Form funktionieren? Wie würdet ihr das ganze 
umsetzen? Ich werde noch versuchen, einen Schaltplan zu erstellen um das 
ganze übersichtlicher darzustellen.

Liebe Grüße

von Stefan F. (Gast)


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Nimm dieses Board, da hast du die Relais schon mit drauf:
https://www.robotshop.com/de/de/devantech-esp32lr42-wifi-4-x-16a-relais.html?gclid=EAIaIQobChMI6eHQqu2h4QIV2OJ3Ch3tTwbKEAQYAiABEgJH_PD_BwE

Fehlt nur noch ein handelsüblicher Step-Down Wandler.

Wenn du nur Bluetooth brauchst, würde ich von dem ESP abraten. Der hat 
nämlich noch viele andere Funktionen und recht unausgereifte Firmware, 
so dass dort viel Potential für unerwartete Probleme ist.

Deutlich solider wird ein reines Bluetooth Modul arbeiten. Es gibt da 
programmierbare, wo du ein Relais-Modul direkt dran hängen kannst. Oder 
du nimmst ein nicht programmierbares und hängst einen kleinen AVR 
Mikrocontroller dran. Ich habe das mal gemacht: 
http://stefanfrings.de/serial_io/index.html

Bei Bluetooth musst du auch das Protokoll achten. Das Serial Port 
Profile (SPP) ist Programmtechnisch so einfach wie serielle Ports zu 
nutzen und wird auch von PC/Laptops unterstützt.

Jedoch leider nicht von mobilen Apple Geräten! Die brauchen hingegen 
etwas mit BLE, dort gibt es aber kein Serial Port Profile. Für BLE musst 
du die Bluetooth API ansprechen, das geht bei jedem Betriebssystem 
anders.

WLAN hätte den Vorteil, dass es mit jedem Computer und Smartphone 
funktioniert und keine App benötigt (sondern nur einen Web Browser). Ich 
würde Dir dazu ein NodeMCU oder Wemos D1 Mini Modul + Relais-Modul 
empfehlen. Anleitung dazu: 
http://stefanfrings.de/esp8266/index.html#wemosd1mini

Es gibt auch Relais-Baords mit ESP8266: 
https://www.aliexpress.com/item/1pcs-12V-ESP8266-ESP-01-4-Channel-WiFi-Relay-Module-For-IOT-Smart-Home-Phone-APP/32897190437.html 
Da weiß ich allerdings nicht, wie man die programmiert.

von pezigan (Gast)


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Stefanus F. schrieb:
> Nimm dieses Board, da hast du die Relais schon mit drauf:
> 
https://www.robotshop.com/de/de/devantech-esp32lr42-wifi-4-x-16a-relais.html?gclid=EAIaIQobChMI6eHQqu2h4QIV2OJ3Ch3tTwbKEAQYAiABEgJH_PD_BwE
>

Vielen Dank, seh ich mir an.

> Fehlt nur noch ein handelsüblicher Step-Down Wandler.

Ok das würde das Setup also um einiges vereinfachen.
Batterie -> Abwärtswandler -> ESP/Relais -> Switching ?

> Wenn du nur Bluetooth brauchst, würde ich von dem ESP abraten. Der hat
> nämlich noch viele andere Funktionen und recht unausgereifte Firmware,
> so dass dort viel Potential für unerwartete Probleme ist.

Ok dann lass ich lieber die Finger davon.

> Deutlich solider wird ein reines Bluetooth Modul arbeiten. Es gibt da
> programmierbare, wo du ein Relais-Modul direkt dran hängen kannst. Oder
> du nimmst ein nicht programmierbares und hängst einen kleinen AVR
> Mikrocontroller dran. Ich habe das mal gemacht:
> http://stefanfrings.de/serial_io/index.html

Die Bluetooth Module sind doch alle recht teuer oder lieg ich da falsch?
https://www.mikrocontroller.net/articles/Bluetooth

> Bei Bluetooth musst du auch das Protokoll achten. Das Serial Port
> Profile (SPP) ist Programmtechnisch so einfach wie serielle Ports zu
> nutzen und wird auch von PC/Laptops unterstützt.

Nutzung wird sich rein auf das Smartphone beschränken.

> WLAN hätte den Vorteil, dass es mit jedem Computer und Smartphone
> funktioniert und keine App benötigt (sondern nur einen Web Browser). Ich
> würde Dir dazu ein NodeMCU oder Wemos D1 Mini Modul + Relais-Modul
> empfehlen. Anleitung dazu:
> http://stefanfrings.de/esp8266/index.html#wemosd1mini

Würde trotzdem gerne die APP umsetzen, da auch ein gewisses Learning für 
mich dabei ist. Da der Scheinwerfer auch Draußen eingesetzt wird und 
dadurch kein Router bereitsteht, wäre ja eine Peer-2-Peer Verbindung 
notwendig. Trotzdem eine gute Lösung?

> Es gibt auch Relais-Baords mit ESP8266:
> 
https://www.aliexpress.com/item/1pcs-12V-ESP8266-ESP-01-4-Channel-WiFi-Relay-Module-For-IOT-Smart-Home-Phone-APP/32897190437.html
> Da weiß ich allerdings nicht, wie man die programmiert.

Das Board sieht allerdings interessant aus, vor allem da ich schon ein 
bisschen Erfahrung mit 8266 habe. :)

Vielen Dank!

von Stefan F. (Gast)


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pezigan schrieb:
> Ok das würde das Setup also um einiges vereinfachen.
> Batterie -> Abwärtswandler -> ESP/Relais -> Switching ?

Ja

> Die Bluetooth Module sind doch alle recht teuer oder lieg ich da falsch?

Recht preisgünstig ist das HC05 aus Asien, bekommt man für unter 5€.
https://de.aliexpress.com/item/HC-06-Bluetooth-serial-pass-through-module-wireless-serial-communication-from-machine-Wireless-HC06-for-arduino/1805327770.html

Das kannst du allerdings nicht direkt programmieren sondern nur über 
einen seriellen Port ansprechen. Du müsstest also einen kleinen 
Mikrocontroller daran hängen, um deine Relais zu schalten. Den Link zu 
meinem Projekt habe ich Dir ja schon gegeben.

von Udo S. (urschmitt)


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pezigan schrieb:
> Der Scheinwerfer ist mit 4x50W LEDs ausgestattet und wird
> mit einem 28V Milwaukee Akku betrieben.

Hört sich irgendwie nach einer ungünstigen Kombi an bei der man einen 
Sepic Wandler braucht weil je nach Ladungszustand des Akkus eine höhere 
oder niedrigere Spannung gebraucht wird.

pezigan schrieb:
> 1x 4-Weg Relais um jede der 4 LEDs einzeln ansteuern zu können. (ist ein
> Relais überhaupt das Richtige? oder doch eher ein MOSFET?)
> 1x Breadboard

Du meinst 4 Relais, es gibt kein "4-Wege Relais".
Bist du sicher daß du die Leds getrennt ein und ausschalten kannst? Das 
würde bedeuten jede Led hat ihren eigenen "Treiber" aka 
Konstantstromquelle oder sie sind in Reihe geschaltet.
In diesem Fall müsstest du aber die Led zum Ausschalten überbrücken 
(kurzschliessen) und die KSQ muss einen entsprechend großen 
Ausgangsspannungsbereich haben.

Wenn du die Lampe selbst baust dann nimm Led Treiber die du mit einem 
Steuereingang ein und ausschalten kannst oder noch besser mit PWM in der 
Helligkeit regeln.

: Bearbeitet durch User
von pezigan (Gast)


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> Recht preisgünstig ist das HC05 aus Asien, bekommt man für unter 5€.
> 
https://de.aliexpress.com/item/HC-06-Bluetooth-serial-pass-through-module-wireless-serial-communication-from-machine-Wireless-HC06-for-arduino/1805327770.html

Danke! Mal sehen ob's das auch mit geringerer Lieferzeit gibt.

> Das kannst du allerdings nicht direkt programmieren sondern nur über
> einen seriellen Port ansprechen. Du müsstest also einen kleinen
> Mikrocontroller daran hängen, um deine Relais zu schalten. Den Link zu
> meinem Projekt habe ich Dir ja schon gegeben.

Ok also auch kein besonderer Mehraufwand.


Udo S. schrieb:
> Hört sich irgendwie nach einer ungünstigen Kombi an bei der man einen
> Sepic Wandler braucht weil je nach Ladungszustand des Akkus eine höhere
> oder niedrigere Spannung gebraucht wird.

Der Scheinwerfer wurde im Handel gekauft, ich bemühe mich gerade um den 
Schaltplan.

> Du meinst 4 Relais, es gibt kein "4-Wege Relais".
Richtig.

> Bist du sicher daß du die Leds getrennt ein und ausschalten kannst? Das
> würde bedeuten jede Led hat ihren eigenen "Treiber" aka
> Konstantstromquelle oder sie sind in Reihe geschaltet.
> In diesem Fall müsstest du aber die Led zum Ausschalten überbrücken
> (kurzschliessen) und die KSQ muss einen entsprechend großen
> Ausgangsspannungsbereich haben.

Das werde ich herausfinden, insofern ich den Schaltplan erhalte. Es ist 
aber mithilfe eines vorhandenen Kippschalters möglich, nur die oberen 2 
der 4 LEDs einzuschalten.

Vielen Dank an euch für die schnelle Hilfe!

von pezigan (Gast)


Angehängte Dateien:

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Ich habe jetzt nach einiger Arbeit den Großteil der Verkabelung 
entwirren können. Wie die Schaltung jetzt funktioniert habe ich glaube 
ich auch Rausgefunden (bis auf 1 Ausnahme):

-Batterie wird mittels des Kippschalters (3POS Toggle) 
ein/ausgeschalten.

-Bei Schalterposition 1 wird der erste Kreis aktiv (die beiden linken 
Kabel auf 3 POS Toggle. Danach wird mittels einer Klemme die 
Stromversorgung auf beide unteren LEDs geleitet. Gegroundet wird das 
ganze wieder mit Klemmen und läuft zur Batterie auf ground.

-Schalterposition 2 → Das Gerät wird ausgeschaltet.

-Schalterposition 3 → der zweite Kreis wird aktiv, d.h. (die beiden 
rechten Kabel auf 3 POS Toggle.

Was ich allerdings nicht einsehen/erreichen kann ist die unten 
eingezeichnete Komponente. Hat jemand eine Ahnung wobei es sich hierbei 
handeln könnte?

Meinem Verständnis nach könnte ich die MOSFETS nun an Position 1 und 2 
zuschalten um die oberen/unteren LEDs zu steuern, oder an den Positionen 
3, 4, 5, 6 um die LEDs einzeln anzusteuern?

Hoffe diese Informationen sind in irgendeiner Form hilfreich

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