[B]iete Sammelbestellung für WiFi Schalter (ESP)

[C. H. (hedie)]

Hallo zusammen

Habe vor kurzem ein neues Projekt fertig gestellt. Es handelt sich dabei 
um einen WiFi Schalter. Der ESP steuert dabei ein Relais an. 
Grundsätzlich nichts weltbewegendes. Jedoch habe ich dazu noch ein 
passendes Gehäuse konstruiert, welches die "Durchschleifung" eines 
geeigneten Kabels erlaubt.

Das Gehäuse wurde dabei so konstruiert, dass es optimal mit einem 
3D-Drucker druckbar ist.

Die Leiterplatte beinhaltet bereits einen DC(AC)-DC Wandler.


Technische Daten:
- Versorgungsspannung: 85V DC
- Maximaler Schaltstrom: 8A
- Maximale Kabellänge: 0.5 Meter
- Schutzkategorie: I
- Abmessungen LP: 31x75mm
- Abmessungen Gehäuse: 100x42mm h: 25mm (ohne Kabeldurchführung)

Als DC(AC)-DC Wandler kommt ein PowerIntegrations LinkSwitch LNK304 zum 
Einsatz. Dieser könnte auch bis zu einer Spannung von 265V AC betrieben 
werden. Dann wäre es jedoch sinnvoll, eine EMV-Prüfung bezüglich 
Abstahlung etc. durchzuführen.

Daher beschränke ich die vorgesehende Verwendung auf 85V DC aus einem 
Speisegerät der Kategorie II. Zusätzlich beschränke ich die maximale 
Kabellänge auf 0.5 Meter um die mögliche Abstrahlung zu minimieren. Die 
maximale Stromstärke wird zudem auf 8A beschränkt. Vorausgesetzt, es 
wird das vorgesehene Relais sowie die vorgesehene Schraubklemme 
verwendet.

Wichtig!
Der DC(AC)-DC Wandler ist nicht galvanisch getrennt! Daher darf die 
Leiterplatte nur im eingebauten Zustand und nur durch Fachpersonal 
verwendet werden.

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Die Abstände auf der Leiterplatte wurden selbstverständlich grosszügig 
bemessen. In der heutigen Zeit sind Beschränkungen wie die obigen jedoch 
durchaus notwendig. Was ein potentieller Anwender dann mit der 
Leiterplatte macht, ist natürlich ausserhalb meines Einflussbereiches ;)

Vorgesehen ist jedenfalls ein 16A Relais sowie Schraubklemmen bis 16A.
Wobei bei einem Strom von 16A die Temperatur der Leiterbahn um ca. 40 
Kelvin steigt. Bei 8A sind es "nur" ca. 20 Kelvin.

Es wurde ebenfalls an ein Schutzkonzept gedacht. Der Eingang ist mit 
einer Sicherung gegen Überstrom, einem Widerstand gegen Spannungsspitzen 
sowie mit einem Varistor gegen Spannungsspitzen gesichert.

Abstand zwischen L und N auf der Leiterplatte beträgt durchgehend 
mindestens 3.5mm


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Ich bestelle nun eine erste Ladung Leiterplatten. Vielleicht gibt es 
hier ja ein paar Interessenten?

Gehäuse wird als STL-Datei bereitgestellt. Leiterplatten können 
unbestückt bezogen werden. Ebenfalls kann ich diese bei Interesse auch 
bereits mit SMD-Teilen bestückt anbieten. THT Teile müssen selbst 
bestückt werden. Könnten aber mitgeliefert werden.

Die Kabeldurchführungen sind eigene STL-Dateien. So lassen sich die 
Kabel zuvor entsprechend bearbeiten, ablängen, einkleben, einpressen 
etc. Und können dann bequem in das Gehäuse eingelegt werden.

Der ESP-01 soll mittels MQTT angesprochen werden. Sollte sich der ESP 
nicht mit dem WLAN verbinden können oder aber nicht mit MQTT, so wird er 
einen HotSpot einrichten mit welchem man sich verbinden kann, um den ESP 
zu konfigurieren. Die Software wird ebenfalls (mindestens als .hex file) 
bereitgestellt.

Auf der LP befindet sich auch noch ein Taster. Dieser könnte ebenfalls 
für das Starten einer Konfiguration oder aber das manuelle Schalten des 
Relais verwendet werden.

Besteht hier grundsätzlich ein Interesse?

Grüsse

[Dennis K. (dkeipp)]

Hallo,

grundsätzlich hört sich das ganz gut an.
Gerade hätte ich auch bedarf an diesem Gehäuse :-)
in welchem CAD hast du das entworfen? Bist du gewillt es zur weiteren 
Modifikation im Originalformat zur Verfügung zu stellen?

Bezüglich der Platinen würde ich mich mal für 5 interessieren.

Gruß

[C. H. (hedie)]

Dennis K. schrieb:
> in welchem CAD hast du das entworfen? Bist du gewillt es zur weiteren
> Modifikation im Originalformat zur Verfügung zu stellen?

Das Gehäuse wird mit Solidworks entworfen. Aktuell ist es nach wie vor 
in Entwicklung und noch nicht ganz fertig.

Derzeit daher nur STL-Daten. Wenn das Finale Design dann mal steht und 
getestet wurde, werde ich wohl auch die Quelldateien veröffentlichen.

Dennis K. schrieb:
> grundsätzlich hört sich das ganz gut an.

Das hört man gerne :)

Dennis K. schrieb:
> Bezüglich der Platinen würde ich mich mal für 5 interessieren.

Super! Hab ich mir notiert.
Möchtest du leere Leiterplatten oder welche mit SMD-Teilen drauf?

Sobald ich in etwa den Umfang der Interessenten kenne, kann ich auch mal 
Preise bekannt geben.

Derzeit gehe ich von ca. 1.50 EUR für Leerplatten aus.
Bestückte sind dann plus Material. Da hab ich aber noch keine BOM 
zusammen.

[Uli T. (taikon)]

Hätte Interesse an 5 mit smd bestückten Platinen. Evtl. THT Teile dazu.
Gruß
Uli

[Dennis K. (dkeipp)]

Also löten könnte ich das selbst. Wenn du bestücken lässt wäre ich aber 
auch gewillt mich da dran zu hängen. Die "Spezialteile" würde ich auf 
jeden Fall nehmen. Also das IC sowie Induktivitäten und das Relais. Der 
Rest sollte zumindest bei mir alles da sein.

Und mit Solidworks kann ich vermutlich eh nichts anfangen, aber ich kann 
mich ja auch von deinem Gehäuseentwurf einfach inspirieren lassen ?
Das Konzept mit den Kabeltüllen und das einkleben der Kabel find ich gar 
nicht so verkehrt.

[C. H. (hedie)]

Dennis K. schrieb:
> Wenn du bestücken lässt wäre ich aber
> auch gewillt mich da dran zu hängen.

Ja, ich würde ein paar bestücken lassen.

Dennis K. schrieb:
> aber ich kann
> mich ja auch von deinem Gehäuseentwurf einfach inspirieren lassen

Natürlich! sehr gerne :)

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So kurzes Update.

Aktuell haben sich insgesamt Interessenten für 15-20 Leiterplatten 
gemeldet.
Deshalb habe ich mal 30 Stück bestellt.

Habe zudem die BOM grob aufgestellt. Das EL-Material für ein komplettes 
Board wird so um die 15-20 EUR sein (inkl. Bestückung der SMD-Teile und 
PCB), die Drahtkomponenten werden dann beigelegt.

Aktueller Stand: PCB bestellt. Gehäuse ein erstes Mal ausgedruckt und 
Fehler gefunden. Diese wurden bereits optimiert. (Bild hochgeladen).

Nächste Schritte: Nach Erhalt der Leiterplatten ein ausgiebiger Test. 
Ist dieser Erfolgreich, dann definitive Sammelbestellung mit Bezahlung.

[Tilo R. (joey5337)]

Das Gehäuse sieht gut aus und ich wünsche dir viel Erfolg für das 
Projekt.

Ein paar Fragen/Anmerkungen/Vorschläge habe ich.

Vorab möchte ich aber sagen, dass ich selbst keine deiner Platine 
brauche (nicht weil ich das Projekt schlecht finde, sondern weil ich 
bereits eine andere Relais-Lösung im Einsatz habe). Wenn du meine 
Kommentare also doof findest - einfach ignorieren - ich bin dir nicht 
böse.


Zu den Leiterbahntemperaturen: Ich gehe davon aus, dass du die mit einem 
Tool anhand der Leiterbahnbreite berechnet hast. Gehe davon aus, dass 
die tatsächlichen Temperaturen deutlich niedriger sind. Die Leiterbahnen 
sind kurz und die Klemmen und das Relais entwärmen die Platine.


Eine Anregung: Prüfe mal, ob im Gehäuse noch Platz für eine optionale 
Wago-221-Klemme ist. Dann könnte man auch einen Schutzleiter 
durchschleifen.


Hast du mal über bistabile Relais mit 2 Spulen nachgedacht? Wenn du die 
LED an TX machst wäre GPI_O dafür frei.

[C. H. (hedie)]

Tilo R. schrieb:
> Das Gehäuse sieht gut aus und ich wünsche dir viel Erfolg für das
> Projekt.

Vielen Dank! Das hört man gerne.

Tilo R. schrieb:
> Zu den Leiterbahntemperaturen: Ich gehe davon aus, dass du die mit einem
> Tool anhand der Leiterbahnbreite berechnet hast. Gehe davon aus, dass
> die tatsächlichen Temperaturen deutlich niedriger sind. Die Leiterbahnen
> sind kurz und die Klemmen und das Relais entwärmen die Platine.

Ja, da hast du recht mit dem Tool. Vielen Dank für deinen Hinweis. Da 
wird wohl tatsächlich zutreffen. Ich werde auf jedenfall ein paar 
Messungen dazu durchführen.

Tilo R. schrieb:
> Eine Anregung: Prüfe mal, ob im Gehäuse noch Platz für eine optionale
> Wago-221-Klemme ist. Dann könnte man auch einen Schutzleiter
> durchschleifen.

Das finde ich eine sehr gute Idee!
Ich habe bewusst keine Schleifung durch die Schraubklemmen vorgesehen, 
da der Schutzleiter eine "Heilige" Leitung darstellt. Daher überlasse 
ich dies dem Endnutzer, dies Sauber umzusetzen.

Die Idee mit der Wagoklemme kommt da gerade gelegen. Ich werde dies 
prüfen.

Tilo R. schrieb:
> Hast du mal über bistabile Relais mit 2 Spulen nachgedacht? Wenn du die
> LED an TX machst wäre GPI_O dafür frei.

Darüber habe ich tatsächlich bereits nachgedacht. Bistabile Relais sind 
jedoch einiges teurer. Aktuell ist ein "Normally Open" Relais 
vorgesehen. In den meisten Anwendungen dürfte die die Ausschaltzeit 
länger sein als die Einschaltzeit.

Ich kann mir jedoch eine zweite Variante mit Bistabilem Relais 
vorstellen.

[Dennis K. (dkeipp)]

Firmwaretechnisch würde sich ESP Easy anbieten.

Hab ich Anfang diesen Jahres mal hergenommen um schnell mal ein paar 
Sensoren mobil zu machen.
Läuft seitdem im Dauerbetrieb ohne Auffälligkeiten. Ich glaube es sind 
sieben ESPs derzeit mit dieser Firmware bei mir im Einsatz, ich nutze 
nur MQTT ohne irgendwelche Hausautomationsgedöns Software.

[C. H. (hedie)]

Dennis K. schrieb:
> Firmwaretechnisch würde sich ESP Easy anbieten.

Vielen Dank für deinen Hinweis. ESP-Easy kannte ich bisher noch nicht. 
Werde ich mir auf jedenfall anschauen. Aktuell denke ich jedoch, dass 
ich eine eigene Firmware schreiben werde. Da es auf dem Board jedoch 
einen UART-Anschluss hat, kann ja glücklicherweise jeder selbst seine 
Firmware schreiben :)

Muss man für ESP-Easy etwas anpassen, damit dies läuft? Dann würde ich 
ein Github Repo erstellen, damit alle interessierten am ESP-Easy Port 
arbeiten könnten.

Dennis K. schrieb:
> ich nutze
> nur MQTT ohne irgendwelche Hausautomationsgedöns Software.

Ich habe auch geplant gehabt einen MQTT Client zu integrieren. 
Zusätzlich noch ein Restful API.

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Update:
So, habe die Wago-Klemme in das Top-Cover integriert. Dort befindet sich 
nun ein Clip für die Klemme. Zusätzlich habe ich das Gehäuse (aus meiner 
Sicht) noch etwas "eleganter" gemacht.

Was meint ihr dazu? Keine Sorge... Das alte Gehäuse habe ich auch noch 
als STL-Datei ;)

##EDIT jetzt mit richtigem Bild

[Dennis K. (dkeipp)]

C. H. schrieb:
> Muss man für ESP-Easy etwas anpassen, damit dies läuft? Dann würde ich
> ein Github Repo erstellen, damit alle interessierten am ESP-Easy Port
> arbeiten könnten.

Ich denke nicht.
Du hast das Relais am UART, das sollte aber dennoch konfigurierbar sein. 
Ich kann das am WE mal testen. Ich verwende eigentlich nur die D1-mini 
clones, da musste ich noch nicht an den GPIOs sparen.
Im Prinzip muss man den ESP nur mit der Firmware flashen, kann dann mit 
dem Flash tool auch gleich SSID und Pass setzen, sodass der ESP sich 
ohne Umweg über AdHoc Modus direkt mit dem Heimischen WLAN verbindet.

Dann muss man eigentlich nur noch der Firmware mitteilen (per Browser) 
was an Ihm so alles dranhängt und auf welche Befehle er hören soll. Ich 
fand das ganz praktisch.
Natürlich kann man auch selbst ein stück Software dafür stricken, ohne 
frage.
Ich hab das mal hier in Raum gestellt :-)

Gruß

[Johannes S. (Gast)]

ESPEasy hat einen MQTT Client drin, kann alles über eine Weboberfläche 
konfiguiert werden. Auch die IP und User/PW mit Fallback für einen 
zweiten AP. Ein GPIO kann per HTTP gesetzt werden.
Da hätte ich auch Interesse an 3 Stück.

[C. H. (hedie)]

Johannes S. schrieb:
> Da hätte ich auch Interesse an 3 Stück.

Super! Bestückt (SMD  mit beiligenden THD) oder unbestückt?


Aktuell besteht also schon an 18-23 Leiterplatten Interesse.

[Johannes S. (Gast)]

Die SMD Teile könnte ich auch selber bestücken, wenn du das irgenwo 
machen lässt und es nicht viel teurer ist wäre das auch ok.

[C. H. (hedie)]

Johannes S. schrieb:
> das

Ja, ich habe vor dies machen zu lassen. Wird wohl ein paar Euro kosten 
aber mir ist es das wert.

[Oliver S. (phetty)]

Du hast einen Sonoff Basic gebaut der 5€ kostet.
Ich finde es ja echt klasse das jemand so ein Projekt macht und sich da 
vermutlich wochenlang reinhängt, aber wozu in diesem Fall?

[C. H. (hedie)]

Oliver S. schrieb:
> Du hast einen Sonoff Basic gebaut der 5€ kostet.
> Ich finde es ja echt klasse das jemand so ein Projekt macht und sich da
> vermutlich wochenlang reinhängt, aber wozu in diesem Fall?

Berechtigte Frage! Obschon diese etwas reisserisch klingt ;)

Ehrlich gesagt, sind die Sonoff bei mir etwas in Vergessenheit geraten. 
Tatsächlich bieten diese ein sehr ähnliches Konzept, wie das meine.

Wobei das Gehäuse der Sonoff z.B. keine Möglichkeit zur unterbringung 
des Schutzleiters vorsieht.

Abgesehen davon gefällt es mir, wenn ich eine Art Plattform habe, auf 
welcher ich künftige Anforderungen sehr schnell Umsetzen kann. Da hilft 
mir Sonoff leider nicht weiter.

Nichts desto trotz muss sich natürlich jeder selbst fragen, ob er lieber 
eine chinesische Leiterplatte mit zinnverstärkten Leiterbahnen, oder 
eine Bastlerfreundliche mit 3D-Druck Gehäuse aus einem Forum möchte.

Wenn nun also einige ihre Interessensbekundungen zurückziehen werden, 
habe ich dafür Verständnis.

[Johannes S. (Gast)]

ich bleibe dabei. Eine Kabelklemme zur Zugentlastung wäre noch gut.
Die Schalter würde ich für Weihnachtsbeleuchtung einsetzen und in die 
Zuleitungen einbauen. Ein SMD Taster der über einen Plastikpin betätigt 
werden kann wäre noch gut um lokal schalten zu können.

[C. H. (hedie)]

Johannes S. schrieb:
> ich bleibe dabei.

Schön! Das freut mich. Deine PN hab ich auch bekommen. Sobald ich was 
habe, melde ich mich. Danke :)

Johannes S. schrieb:
> Eine Kabelklemme zur Zugentlastung wäre noch gut.

Ja, an einer Zugentlastung konstruiere ich noch. Als alternative könnte 
man einen Kabelbinder an der innenseite um das Kabel machen. Da wird 
aber auf jeden Fall noch eine Lösung kommen...

Johannes S. schrieb:
> Ein SMD Taster der über einen Plastikpin betätigt
> werden kann wäre noch gut um lokal schalten zu können.

Auch das ist angedacht. Daher liegt der Taster möglichst mittig. Wird 
schlussendlich zwei verschiedene Top-Cover geben. Eines mit Taster und 
eines ohne.

Danke für deine Inputs!

[C. H. (hedie)]

Hallo zusammen

So, mal wieder ein Update.
Inzwischen sind die Leiterplatten seit einigen Tagen versendet.
Da aber mit HK-DHL, wurden diese noch nicht abgeholt.

Ebenfalls bestellt wurden 30 ESP8266-01S. Diese wurden hingegen mit 
Yanwen bestellt. Lieferung könnte eine Weile dauern. Daher werden zu 
beginn wohl erstmal nur leere Leiterplatten abgegeben werden können.

Parallel dazu habe ich das Webinterface des Moduls erstellt. Zusammen 
mit der eigentlichen Funktionalität.

Dem Beitrag angehängt befinden sich ein paar Screenshots des Portals.

Aktuelle Funktionen sind:

- Automatische erzeugung eines AP zur Konfiguration der WLAN-Verbindung, 
falls keine WLAN-Verbindung möglich ist (WiFiManager)
- Login ins Portal mittels Passwort
- Anpassung des Passworts und speicherung dieses (EEPROM)
- Editierung der MQTT Zugangsdaten direkt online.
- Verbinden/Trennen der Verbindung zu MQTT
- Anzeigen aktueller Verbindungsstatus zu MQTT mit möglichen Fehlercodes
- Anzeigen der CHIP-ID
- Anzeigen der aktuellen IP-Adresse
- Toggeln des Switches direkt Online
- Abmelden
- Speichern der Session und logout bei login von fremder IP
- Factory-Reset (löscht WiFi Config, MQTT, Settings, PW)
- REST API
- REST API Passwort

Optionen:
- Automatischer Internetcheck in definierten Intervallen (prüfen auf 
MQTT Verbindung)
- Bei Verbindungsausfall wahlweise Abschaltung der Last (Relais 
deaktivieren)
- Automatische Reconnect versuche im gleichen Intervall.
- Aktivieren / Deaktivieren der REST API


REST API:
Das Device kann wie folgt angesprochen werden

http://ip-des-device/restAPI?action=ON&pw=Passwort

Anstelle von ON kann OFF und TOGGLE gesendet werden

Zugegeben, die Übermittlung des PW als Plaintext über http und nicht 
https ist etwas witzlos. Aber immerhin ist der Aufwand für den 
Normalverbraucher etwas grösser, wenn er zuvor ein entsprechendes Packet 
mitschneiden müsste um Zugang zu erhalten.

Deshalb lässt sich die REST API auch deaktivieren.
MQTT bleibt der Primäre Kommunikationskanal.


MQTT:
Bei der Konfiguration wird ein Topic definiert. Beispiel: "meinESP"
Unter "meinESP" veröffentlicht der Switch seinen aktuellen Zustand (ON, 
OFF) jeweils bei einem wechsel des Zustands.

Auf befehle wird unter "<topic>/set" gelauscht. Also "meinESP/set"
Dort lässt sich wieder ON, OFF und TOGGLE senden.


So, mehr Funktionalität ist momentan noch nicht implementiert.
Vorschläge sind willkommen.

Was noch geplant ist:
- Updatefunktion
- Automatischer WiFi reconnect bei WiFi verlust.

Grüsse

[C. H. (hedie)]

So

Die Leiterplatten sind nun angekommen.
Aktuell läuft noch das testen der Firmware auf einem ESP-01 Modul.
Bisher wurde auf einem ESP-12 Modul gearbeitet.

Leider scheint es noch ein Problem mit der Konfiguration der IDE zu 
geben, da offenbar die Dateien nicht in das Flash zu passen scheinen...

Da bin ich noch dran.

[C. H. (hedie)]

Die ersten zwei Leiterplatten wurden bestückt.
Funktioniert alles wie geplant. Nur die Spule ist etwas hörbar. Bei 
einem Vergleichsobjekt, welches ebenfalls einen LNK30x einsetzt, ist das 
Geräusch (leider) auch zu hören. Daher habe ich aufgehört mit 
Optmimierungsversuchen.

Unglücklicherweise ha sich ein Fehler in das Layout eingeschlichen. So 
muss der Transistor zum Schalten des Relais zuerst mit der Oberseite 
nach unten und dann noch um etwa 45 Grad gedreht aufgelötet werden. Hört 
sich schlimmer an als es ist. (Siehe Bild).

Der LNK läuft bereits mit einer spannung von 30VDC am Eingang. Kann also 
nach dem Zusammenlöten gefahrlos getestet werden.

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Ich habe nun noch einige Leiterplatten hier. Wer gerne ein Paar möchte, 
kann mir gerne eine PN senden (E-Mail nicht vergessen zu erwähnen für 
die Antwort).

Leiterplatte: 1.50 EUR
Gewicht LP: 8g
Gewicht Verpackung: 8.5g

Versand nach Europa:

1 Leiterplatte (bis 20g): 1.40 EUR
5 Leiterplatten (bis 50g): 2.20 EUR
10 Leiterplatten (bis 100g): 2.90 EUR
30 Leiterplatten (bis 250g): 5.00 EUR

Versand Schweiz:

10 Leiterplatten: 1.00 CHF
30 Leiterplatten: 1.30 CHF

Für Bestückte Leiterplatten müssen zuerst noch die ESP8266 Module 
ankommen. Dies dauert noch eine Weile.


Dokumente:
Schema: http://databyte.ch/documents/ED1910-010-B_Schematic.pdf