Smarte Wohnraumlüftung: Hardware

Wie unsere Lüfter (dezentrale Lüftung, Modell RL 50RAS) in das Smart Home eingebunden werden sollen habe ich hier erklärt. In diesem Beitrag geht es darum welche Hardware man dazu benötigt und wie diese angeschlossen wird.

NodeMCU

Der IR-Blaster besteht größtenteils aus dem NodeMCU Board. Dabei handelt es sich um eine Open Source IoT-Plattform die auf dem ESP8266 Mikrocontroller mit 32-Bit-Prozessorkern, 4MB Flash-Speicher, WLAN (IEEE 802.11 b/g/n), I²C- sowie SPI-Schnittstelle und 12 IO-Ports beruht. Das NodeMCU Board passt auf handelsübliche Breadboards und hat sehr kleine Abmaße (48 x 26 x 13 mm). Zu beachten ist dass die Version 3 des MCU Boards deutlich größer ist als die Version 2, daher sollte stets die Version 2 gekauft werden. Die Hardware unterscheidet sich dabei Hauptsächlich in der Pinnbelegung. Neben dem NodeMCU Board kommt noch eine IR-Sende- und Empfangsdiode zum Einsatz. Bei Bedarf können auch noch bis zu drei weitere IR-Sendedioden (an die Pins 5, 12 und 13) angeschlossen werden, sollten mehrere Geräte gleichzeitig angesteuert werden.

Benötigte Hardware

Folgende Hardwarekomponenten werden benötigt:

In Summe liegen die Kosten pro Gerät bei ~10-12€.

Hinweis: Den Absatz “Und es geht noch kleiner…” weiter unten beachten!

(Die genannten Komponenten sind bei mir im Einsatz und funktionieren. Es können aber natürlich auch andere Dioden oder Gehäuse verwendet werden. Ebenfalls ist der Bezug über Reichelt, Conrad, eBay und co. ggf. günstiger).

 

Schaltungsaufbau

Der Aufbau ist sehr einfach (siehe Grafik). Auf der Webseite des IR-Blasters findet sich noch eine erweiterte Version, bei der die IR-Sendediode nicht direkt am 3,3V-Ausgang des NodeMCU Boards angeschlossen wird, sondern das Signal erst über einen Transistor auf 5V gebracht wird. Dies ist vor allem dann sinnvoll wenn man eine größere Sendeleistung (Reichweite) benötigt. Da sich in meinem Fall der Sender aber unmittelbar am Gerät befindet, ist dies nicht notwendig.

Die Spannungsversorgung erfolgt über das USB-Kabel das entweder an den PC oder an ein beliebiges USB-Netzteil angeschlossen wird. Alternativ kann am am Pin Vin auch eine externe 5V Stromversorgung angeschlossen werden.

 

Gehäuse

Ich habe verschiedene Gehäuse getestet, optimal fand ich aber die Strapubox 2043. Die Innenmaße des Gehäuses (50x34x17mm) sind nur 2mm länger als das NodeMCU Board (48x26x13mm). In der Breite bleiben 8mm und in der Höhe 4mm für weitere Komponenten (IR Dioden, Anschlussklemmen usw.). Kürzt man die Schraubenführung an einer Seite um ca. 1-2mm (Platinendicke), dann passt die Befestigungsbohrung der NodeMCU-Platine genau in die Schraubenführung und die Platine wird beim zuschrauben festgeklemmt.

 

Prototyp

Die ersten Tests habe ich auf einem Breadboard durchgeführt. Nachdem das passende Gehäuse gefunden war konnte auch eine Lochrasterplatine zurechtgeschnitten und bestückt werden. Wenige Lötpunkte später waren die Elektronikarbeiten (nicht schön aber selten) fertig. Für die Aussparungen am Gehäuse mussten ein scharfes Messer und ein Feilenset herhalten. In Zukünftigen Versionen werde ich den IR-Empfänger weglassen, da ich nun mittlerweile die IR-Codes ausgelesen habe und somit nur noch senden muss. Ebenfalls soll eine Schraubklemme für den direkten Anschluss einer 5V Stromversorgung integriert werden. Die optimale Platzierung der IR-Sendediode muss ich noch ermitteln. Ebenfalls wäre ein Platinenlayout noch eine feine Sache, damit das ganze sauber geätzt werden kann.

 

Und es geht noch kleiner…

Mittlerweile habe ich noch kleinere NodeMCU Boards, das AZDelivery D1 Mini NodeMcu Lua ESP8266 ESP-12E oder das WeMos D1 Mini, mit dem selben Chip gefunden. Die Pinleiste scheint ebenfalls nicht montiert zu sein und so kann man die IR-Sendediode bzw. die Kabel für die Stromversorgung direkt anlöten. Mit 25.6×34.2mm ist das Board sehr klein, in der Höhe sollte man vermutlich locker mit 10mm zurecht kommen. Jetzt muss nur noch ein passendes Gehäuse gefunden werden (vielleicht dieses hier bzw. hier?).

 

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