Smartifisering av ringeklokke

[berland]

Jeg har hatt smartifisering av ringeklokka på tapeten i vel et halvår. Det nærmer seg lodding, men det er kanskje et poeng å dele litt informasjon i forkant. Det er neppe alt som er tenkt på.

 

Jeg har en Frieland 8V AC trafo i sikringsskapet, knapp på utsida av huset, og ding-dong-klokke inni huset, alt koblet i sikringsskap. Elektriker har lagt klar wago-klemmer til meg så jeg kan koble meg på når det er klart. Som utganspunkt har jeg basert meg på 

 

https://github.com/tIsGoud/Doorbell-via-Wemos-and-optocoupler

 

I tillegg har jeg lagt på følgende features:

* Strøm til ESP8266 fra 8V AC trafo via likeretterbro og step-down til 5V.

* Mulighet til å selv aktivere ding-dong-lyd via et (NO-) relé (kanskje bare for å kunne eksponere seg selv for bugs og påfølgende automasjonstabber)

* Mulighet til å deaktivere hele ding-dong-lyd via et (NC-) relé. NC=Normally Closed fordi at ding-dong skal virke når min dings ikke virker.

[berland]

Jeg har tegnet skjema for kretsen på http://circuitlab.com (ikke gratis tjeneste, men den var nyttig nok).

Blå streker er ledninger med 8V vekselstrøm, røde streker er 5V likestrøm.

[berland]

Uloddet prøvebygg. Kretskortet er litt for lite til å kunne ha med hele ESP-8266'en, men det får bli en løsning på det også. Skal også se om jeg klarer presse inn en temperatursensor D18B20 på kortet, så får jeg en temp-sensor inni sikringsskapet, potensielt nyttig.

 

Reléene passer ikke særlig godt kort med 2.54mm mellom hvert hull, men jeg har klart å klemme de nedpå.

[Televimsen]

Jeg har hatt ringeklokke koblet til hjemmeautomasjon i 18 år, så jeg kan bekrefte at det er potensiale for mye artig der. Ikke minst å kunne "tulleringe" på sin egen dør, med stor risiko for negativ WAF. Spesielt etter 3-4 ganger... Nå har jeg erstattet med videodørklokke (ring.com) og er svært fornøyd med det.

 

Hos meg var ringeknappen koblet til kontrolleren via en digital inngang, og så var det kontrolleren som vurderte om den skulle trigge en trådløs ringeklokke. Veldig enkelt, men det fungerte bra.

 

Uansett - tenkte jeg kunne komme med noen små innspill til skjemaet ditt.

 

Du kjører 8VAC inn på en brolikeretter. Da mister du normalt ca 1,4 V, og innspenningen til 7805 blir på ca 6,6V. Databladet til 7805 sier at den må ha minimum 7V, så her er du på marginer. Det kan imidlertid være at du har mer enn 8VAC ut fra trafoen din (ubelastet), og da kan du akkurat være innenfor. Men - ved belastning, risikerer du at du får spenningsdropp. Videre bør du se på databladet til 7805 og sette på de anbefalte kondensatorene både på inngang og utgang. Jeg ser det er minst 1 kondensator på modulen, men du bør ha en litt større elektrolyttkondensator for å glatte ut. Husk at det kommer 100 Hz ripple mellom 0 og 6,6V inn på regulatoren. Da blir det rimelig hakkete strøm ut av den også. Mine mikrokontrollere liker i alle fall ikke sånn strøm.

 

Du kjører ESP8266 på 5V. Mine moduler er 3,3V. Sjekk at du er innenfor.

 

Neste er transistorene du bruker til å drive reléene. To problemer der. Det første er at du ikke har noen motstand på base. Disse transistorene går i full metning på BE ca 0,7V og 5 mA (litt avhengig av hvor stor last reléet representerer). Med 3,3 V (alternativt 5V) direkte ut fra ESP8266, kan du få litt vel høy BE-strøm noe som ikke er bra for transistor eller ESP8266. Google litt, så ser du anbefalte motstander på digitale utganger fra ESP8266 til transistoren du har valgt. Det andre problemet med transistorene er at du ikke har transientbeskyttelse på reléspolen. Når reléet slipper (dvs gjøres strømløst), så sparker spolen tilbake en relativt ugrei spenning, som lett tar knekken på såvel transistor som ESP8266. Løsningen er enkel. Sett på en diode i sperreretning over spolen. Google litt "relay protection diode".

 

Siste kommentar er optokobleren. Jeg tolker det slik at du bruker denne til å detektere om det går ringestrøm i kretsen (noen ringer på). Denne er koblet til på AC-siden. Bra du har satt på en diode der, som sperrer ved negativ halvperiode. Lysdioden i optokobleren tåler bare 6V feil vei. Uansett ser det ut som du får en halv sinusbølge ut fra optokobleren med 50% duty cycle og 50 Hz. Ikke beste måte å trigge en digital inngang på, men det kan funke. Du kan eventuelt de-bounce i software. Alternativt lager du et RC-filter, som gjør om pulsene til et lenger intervall.

 

Kom gjerne med noen erfaringer fra praktisk bruk, når du har fått testet oppfinnelsen din. Jeg likte spesielt godt "failsafe" muligheten, at du kan koble tilbake til manuell ringeklokke.

 

 

 

 

[berland]

Trafo i sikringsskap

[berland]

53 minutter siden, Televimsen skrev:

Jeg har hatt ringeklokke koblet til hjemmeautomasjon i 18 år, så jeg kan bekrefte at det er potensiale for mye artig der. Ikke minst å kunne "tulleringe" på sin egen dør, med stor risiko for negativ WAF. Spesielt etter 3-4 ganger... Nå har jeg erstattet med videodørklokke (ring.com) og er svært fornøyd med det.

 

Hos meg var ringeknappen koblet til kontrolleren via en digital inngang, og så var det kontrolleren som vurderte om den skulle trigge en trådløs ringeklokke. Veldig enkelt, men det fungerte bra.

 

Uansett - tenkte jeg kunne komme med noen små innspill til skjemaet ditt.

[..]

 

Tusen takk! Noe her har jeg glemt og noe har jeg ikke kontroll på..

* Det er ikke nøyaktig en 7805 jeg har som stepdown, men denne tror jeg. Den står at den klarer fra 6.5 og oppover, så da er jeg kanskje innenfor. Dette var dog flaks, hadde ikke sjekket det.

* Kondensator mellom bro og step-down hadde jeg ikke tenkt på, er det bare å koble i parallel? Eller kanskje jeg allerede har kondensator på step-down-modulen min.

* Min ESP8266 er montert på et ekstra kretskort, en Adafruit Huzzah. Denne skal være laget for 5V inn, og så stepper den ned selv. Det er 3.3V ut fra de digitale utgangene.

* Motstand mellom base og ESP8266 skjønner jeg ikke hvorfor jeg har glemt, dette har jeg visst før.. Nå er det inne igjen i tegningen.

* Transientbeskyttelse for releene er nå på plass

* For optokobleren så følger jeg bare denne oppskriften som jeg håper virker.. @LaStrada forsøker det samme for øyeblikket. 

 

Oppdatert skjema på 

 

[Televimsen]

1 hour ago, berland said:

 

Tusen takk! Noe her har jeg glemt og noe har jeg ikke kontroll på..

* Det er ikke nøyaktig en 7805 jeg har som stepdown, men denne tror jeg. Den står at den klarer fra 6.5 og oppover, så da er jeg kanskje innenfor. Dette var dog flaks, hadde ikke sjekket det.

* Kondensator mellom bro og step-down hadde jeg ikke tenkt på, er det bare å koble i parallel? Eller kanskje jeg allerede har kondensator på step-down-modulen min.

...

 

 

Jeg kjenner dessverre ikke buck-converteren fra Aliexpress. Tok bare utgangspunkt i at det var en lineær 7805 regulator ut fra beskrivelsen. Beste tipset er å søke litt og se hvordan andre har gjort det med din regulator i kombinasjon med likeretter. Disse enhetene er i utgangspunktet beregnet for å konvertere fra en relativt stabil likespenning, til en lavere og stabil likespenning. Akkurat nå svinger det veldig på inngangen. Det går mellom 0V og 6-7V med en frekvens på 100 Hz. Det er toppen på sinuskurven fra AC som kommer inn. Dersom det sitter en tilstrekkelig stor kondensator på inngangen kan den være immun mot dette, altså designet for å håndtere så stor ripple. Selv om det ikke umiddelbart ser sånn ut på bildene fra Aliexpress. Internt jobber modulen med 550 kHz, og da skal det ikke så stor kondensator til for å stabilisere. Utgangen trenger du sannsynligvis ikke gjøre noe med, for det pleier å være rimelig stabilt på en buck. Er du i tvil, gjør du neppe noe feil ved å sette en 1000-2000 µF elektrolyttkondensator på utgangen fra likeretteren og dermed på inngangen til regulatoren. Da får du en relativt jevn spenning inn på regulatoren, med det forholdsvis beskjedne strømtrekket det er snakk om her. God ingeniørpraksis er å dimensjonere for minst 1,5 ganger spenningen, så velg en kondensator som tåler 15 eller 25V. Vær nøye med polariteten. Altså den kobles mellom + og GND ut fra likeretteren. Det pleier å være tydelig merket på kondensatoren hva som er hva. Elektrolyttkondensatorer kan poppe med både knall (mer en fis, med moderne kondensatorer) og morsom lukt ved feil polaritet (eller for høy spenning).

 

Det nye skjemaet så mye bedre ut nå. Nå har jeg ikke sett på koden som behandler input fra optokobleren. I teorien får inngangen 50 triggere per sekund når noen trykker på knappen. Det kan enten være et problem, eller ikke, alt etter som. Virker det stabilt, og det ligger nok treghet i software til å ikke iverksette 50 subrutiner pr sekund, så trenger du ikke gjøre noe med dette. Hvis du imidlertid hadde hatt et interrupt, som skulle telle hvor mange ganger noen har trykket på knappen, så kan nok "besøkstallene" dine bli i overkant høye...

 

[DeVille]

Spennende prosjekt.

 

Nå er vel 8 V fra ringetrafo effektivverdi, slik at spenningen der vil svinge mellom 0 og nærmere 12 V. Det har noe å si både for marginene til spenningskonverteren og dimensjonering av glattekondensatoren. Jeg ville definitivt ha satt en kondensator der, mellom likeretter og konverter. 

 

[Televimsen]

6 hours ago, DeVille said:

...

Nå er vel 8 V fra ringetrafo effektivverdi, slik at spenningen der vil svinge mellom 0 og nærmere 12 V. Det har noe å si både for marginene til spenningskonverteren og dimensjonering av glattekondensatoren.

 

Enig. Mål først. Dimensjoner etterpå. ?

[berland]

Da har jeg målt strøm fra trafo. Den ligger på 14VAC uten belastning, og går ned til 9V når ringeknappen holdes inne.

[DeVille]

Saftig 8 V du har. ?

Men jeg regner fremdeles med at måleinstrumentet ditt måler effektivverdi, dvs at når du får likerettet og glattet er DC-spenningen ca 18-19 V (uten belastning). Det skulle ikke være noe problem, du må bare dimensjonere deretter.

 

https://no.wikipedia.org/wiki/Effektivverdi

 

 

[berland]

Har bestilt meg https://www.kjell.com/no/produkter/elektro-og-verktoy/elektronikk/komponentsett/luxorparts-kondensatorsortiment-elektrolytt-120-pk--p90439 og håper en av de passer.

 

Et spedt forsøk på å beregne kondensator ble gjort utfra:

https://www.trainor.no/cms/Forum/Automasjon/Beregne-kondensator

 

der jeg antar at min ESP8266 tar opp til 170 mA, og hvert av releene kan dra 90mA, dermed maksimalbelastning 400 mA. Da kom jeg til 4000 muF, som jeg ikke har mye tiltro til at er riktig (1V ripple)

[DeVille]

Jeg vet ikke hva som er akseptabel ripple for spenningskonverteren, men jo mindre jo bedre.

 

Har du prøvd denne:

https://www.circuitlab.com/

 

Bygg kretsen og simuler resulatet.

 

[berland]

23 timer siden, DeVille skrev:

Bygg kretsen og simuler resulatet.

Da er det forsøkt, og utifra det jeg fikk til så ser det ut som en ca 2000uF kapasitans skal passe fint. Bestilt tre stk 2200 uF 25VDC  fra Elfa distrelec. Svakere kapasitans (470 uF var maks i pakken fra kjell som jeg også bestilte) kunne kanskje også gått bra. Sterkere kapasitans (legger på nuller) så ut til å gi mange perioders "oppladingstid", men uklart hva ellers ulempen er. Kanskje fysisk størrelse? 

[DeVille]

?

Fysisk størrelse, ja. I tillegg vil en stor kondensator trekke mer strøm fra trafo og gjennom likeretter idet den lades. Tror nok 2200 uF vil fungere helt fint. 

Regner med at jeg vil "låne" tegningen din når jeg finner tid. Takk for inspirasjon. 

 

[berland]

Kondensator ankommet, og heldigvis også et større brett til å koble på. Kondensatoren var selvsagt dobbelt så stor som jeg forestilte meg utifra bildet på nett.

 

Har loddet litt av oppsettet, strøm til ESP fungerer nå finfint. Ødela en ESP8266 og step-down-enheten min ved å koble feil inn og ut på step-down-enheten ? 

 

ESP'en liker ikke lenger å få strøm fra USB-kabel til datamaskin, kanskje noe med hva jeg har koblet på V+-pinnen regner jeg med (den starter ikke opp). Kanskje strømmen går til å lade opp kondensatoren, gjennom step-down (men feil vei).

 

Reléet mitt klarer jeg ikke styre fra digital pin på ESP8266, her er det nok noe galt med oppsettet. Fra databladet skal den ha 90 mA i nominal current på 5V for å aktiveres (70 ohm motstand i reléet). Det er en BC547 transistor jeg har loddet på (ikke 2N2222 som på tegningen), kanskje noe med for sterk motstand mellom base og ESP8266 (4.7 kOhm).

 

Ved å koble manuelt 5V på reléene med en lask, så hører jeg at de klikker. Men det skrur seg ikke av igjen når jeg tar bort lasken, ikke før jeg kutter 8VAC strømtilførselen - da kommer returklikket.

 

Loddingen er meningen skal se ut som det er gjort av en amatør! Prosjektet føles nå som å være litt out of my league..

Endret 20. september 2018 av berland

[arneolav]

Gjorde noe slikt for noen år siden:

12v ringtrafo i sikringsskap, knapp utenfor døra, Dingdong inne. Altså en helt tradisjonell installasjon.

 

Koblet en likeretterbro på  DingDong. (får strøm når noen trykker på knappen)

Likestrømmen trekker et rele

Rele trigger en NEXA WBT912 som sender 433 Mhz signal til Telldus

Telldus sender push-melding til tlf (Kjekt å ha)..

 

Enkelt og greitt, gjort på en times tid.

Men ikke helt problemfritt:

Ved kort trykk på knappen rakk ikke WBT912 å sende.

Satt inn en kondensator, det hjalp noe.

 

Største problemet, som en annen er inne på: Uttesting git dårlig WAF faktor-

 

 

 

 

[aleks]

Er det ikke like så greit å bruke en Nexa LML-710 så slipper en hele relegreiene? Disse fungerer jo direkte mot alle smartsystemer, inkl teldus. 

[arneolav]

41 minutter siden, aleks skrev:

Er det ikke like så greit å bruke en Nexa LML-710 så slipper en hele relegreiene?

Du har et poeng der.

I mitt tilfelle var det bare for å se om det kunne fungere og hadde alle deler i "skrotkassa".

Og det fungerer fortsatt... 

[DeVille]

9 timer siden, berland skrev:

Reléet mitt klarer jeg ikke styre fra digital pin på ESP8266, her er det nok noe galt med oppsettet. Fra databladet skal den ha 90 mA i nominal current på 5V for å aktiveres (70 ohm motstand i reléet). Det er en BC547 transistor jeg har loddet på (ikke 2N2222 som på tegningen), kanskje noe med for sterk motstand mellom base og ESP8266 (4.7 kOhm).

 

 

Jeg tror det er bedre å montere transistoren mellom releet og jord istendenfor mellom + og releet. Slik det er nå fungerer relespolen som negativ tilbekekobling for transistoren. Beklager at jeg ikke så det før. Alternativt kan du bruke en optokobler istedenfor transistor til å drive releet, det er kanskje enda bedre.

 

Når det gjelder kretskortet finnes det tilsvarende med baner istedenfor hull på baksiden. Da slipper du mange av de ledningene du må lodde på nå. Men til prototyping vil jeg sterkt anbefale et slikt; (eksempel) https://www.ebay.com/itm/830-Point-PCB-Bread-Board-Develop-Tool-White-Breadboard-Solderless-MB102-Test/323419138709?epid=1345169596&hash=item4b4d486a95:g:UwEAAOSwfBFbhf8h

Da kobler du ferdig opp og verfiserer funksjon uten en eneste lodding. Deretter kopierer du over til et kort med lodding.

 

[Moskus]

10 timer siden, aleks skrev:

Er det ikke like så greit å bruke en Nexa LML-710 så slipper en hele relegreiene? Disse fungerer jo direkte mot alle smartsystemer, inkl teldus. 

Joda. Men det er også kanskje det styggeste alternativet. Dessuten er den ikke barne-bestandig, etter erfaring...  

[berland]

15 timer siden, aleks skrev:

Er det ikke like så greit å bruke en Nexa LML-710 så slipper en hele relegreiene? Disse fungerer jo direkte mot alle smartsystemer, inkl teldus. 

433 Mhz fungerer dårlig hos meg, for mye betong. Minus for utseende og for at det er en batteribasert løsning. Og minus for læringspotensial ;)

[berland]

7 timer siden, DeVille skrev:

 

Jeg tror det er bedre å montere transistoren mellom releet og jord istendenfor mellom + og releet. Slik det er nå fungerer relespolen som negativ tilbekekobling for transistoren. Beklager at jeg ikke så det før. Alternativt kan du bruke en optokobler istedenfor transistor til å drive releet, det er kanskje enda bedre.

 

Når det gjelder kretskortet finnes det tilsvarende med baner istedenfor hull på baksiden. Da slipper du mange av de ledningene du må lodde på nå. Men til prototyping vil jeg sterkt anbefale et slikt; (eksempel) https://www.ebay.com/itm/830-Point-PCB-Bread-Board-Develop-Tool-White-Breadboard-Solderless-MB102-Test/323419138709?epid=1345169596&hash=item4b4d486a95:g:UwEAAOSwfBFbhf8h

Da kobler du ferdig opp og verfiserer funksjon uten en eneste lodding. Deretter kopierer du over til et kort med lodding.

 

Takk. Jeg har sett akkurat det med transistoren mellom rele og jord på mange tegninger og lurt på selv hvorfor jeg har plassert den på andre sida. Men heller ikke skjønt at det kan være viktig. Og jeg har nok optokoblere liggende til å prøve det i stedet for. 

 

Jeg har et slikt brødbrett til prototyping, men jeg har kjøpt løse releer, og disse har bare noen små metalltapper på undersiden og passer ikke på brødbrettet. De passer heller ikke i det koblingsbrettet jeg har uten bøying.

 

Siden det bare koster 30 kr, så bestilte jeg et ferdig dobbeltrele med optokoblere. Dette får være backup, men tar en måned i posten og hadde tenkt å være ferdig før den tid.

[Televimsen]

12 hours ago, DeVille said:

 

Jeg tror det er bedre å montere transistoren mellom releet og jord istendenfor mellom + og releet.

...

 

 

 

Den så ikke jeg heller før nå. Det utgjør en stor forskjell.

 

Tips til trådstarter: For å beregne motstanden på base (BC547), tar du utgangspunktet i en BE-spenning på 0,9V og en base strøm på 5 mA. Dette er verdier for en CE-strøm på 100 mA.

 

Motstanden skal derfor fjerne 5-0,9 = 4,1V ved 5 mA.

 

R = U/I = 4,1V/0,005A = 820 Ohm. Det betyr at 4,7 K blir litt mye. Det benyttes ofte 1K til å drive disse transistorene fra 5V. Start der og jobb deg nedover hvis du ikke får god respons på styring fra ESP8266.

 

Dersom utgangen fra ESP8266 er 3,3V, blir motstanden 480 Ohm etter samme formel.

 

Grunnen til at releet henger seg opp når du bruker en lask kan være at transistoren, slik du har koblet den nå, ikke gir nok strøm til å trekke releet, Men når du hjelper til med lask gir den nok strøm til å holde.

 

Sett på en mindre motstand, jfr den ovenfor. Bytt også til mating andre veien (5V-relespole-Collector og deretter Emitter til GND).

 

Som en trøst til følelsen å ha begynt på et prosjekt som føles "out of my league", så vil jeg si at det er akkurat der man skal være. Hvis man ikke utfordrer seg selv med ting man ikke mestrer fra før, så kommer man ikke videre. ?

[berland]

Ny og oppdatert tegning på: