Wie bereits im letzten Artikel angekündigt ist eine schaltbare Version der Verteilerdose geplant.

Verwendet werden sollen MOSFETs zum Schalten der Ausgänge, da viele Relais in dem kleinen Gehäuse der Verteilerdose schlecht unterzubringen sind. Außerdem haben sie den Vorteil, dass man damit LED Streifen dimmen kann.

Als Steuerung soll ein Arduino Nano in Kombination mit einem NRF24L01+ Funkmodul zur Kommunikation eingebaut werden.

Software

Wie es sich gehört, habe ich erst einmal an der Software geschraubt, bevor ich überhaupt eine konkrete Hardware vor mir hatte.

Hierfür habe ich die mySensors library gefunden, die die Kommunikation zwischen verschiedenen Knoten für Home Automation sehr einfach macht. Zusätzlich war es die einzige Library, die ich in meiner ersten Suche gefunden habe, die einfach und ohne große Einrichtung ein Mesh-Netzwerk zwischen den NRF-Funkmodulen aufbaut, was die sonst eher geringe Reichweite der Module deutlich verbessert. Allerdings ist es kein echtes Mesh, da man lediglich einzelne Nodes als Repeater einstellen kann und diese dann die Nachricht an das Gateway weiterleiten.

Die Sicherheit der Lösung ist natürlich nicht die Beste. Die Befehle und Werte werden über die Funk-Pipe des NRF unverschlüsselt übertragen. Wer also die NRF Pipe-ID und das mySensors Protokoll kennt, könnte ganz nah am Haus Sensorwerte mitlesen und Verbraucher schalten. Aufgrund des geringen Angriffsvektors und eher unkritischen Informationen finde ich den Mangel an Verschlüsselung allerdings  einen akzeptablen Negativpunkt.

Nachdem ich ein Hello World Beispiel kurz zusammengecodet hatte, habe ich zwei Arduinos mit jeweils einem NRF auf einem Breadboard zusammengesteckt, um ein Gateway und einen Node zum Programmieren zu haben.

Anhand dieser Breadboard Version konnte ich dann die erste Version der Software für die Verteilerdose entwickeln.

Planung

Als die grobe Testversion der Software stand, galt es sich an das Hardware-Design zu machen. Als maximaler Platinenplatz standen die Innenmaße der Verteilerdose zur Verfügung.

Meine Anforderungen an die Dosen waren:

  • Mindestens 4 Ausgänge, besser mehr
  • Solides Gehäuse, dass man Stecker ohne viel Biegen ein- und ausstecken kann
  • Schaltbare Ausgänge
  • Taster und LEDs zum manuellen Schalten der Ausgänge

Komponenten

Also stellte ich mir eine Grobe Komponentenliste zusammen:

Layout

Basierend darauf begann ich, den Schaltplan in Target 3001 zu erstellen. Das war schnell erledigt.

Daraufhin wandelte ich den Schaltplan in ein Platinenlayout um. Also habe ich angefangen, die Platine mit sechs schaltbaren Ausgängen zu zeichnen und stellte schnell fest, dass der Platz auf einer Platine doch sehr schnell knapp wird. Selbst wenn ich diese doppelseitig ausführen würde, was ich vermeiden will, würde ich nicht alle Komponenten unter bekommen.

Also habe ich die Logikkomponenten wie Arduino, NRF und die Spannungsversorgung auf eine zweite Platine verbannt, die ich mit Steckverbindungen mit der Power-Platine verbinden werde.

Aber selbst dann hatte ich nicht genug Platz, um alle sechs Ausgänge mit einem MOSFET zu versehen. So blieb es bei lediglich vier schaltbaren Ausgängen und zwei Dauerausgängen.

Auch mit der Limitierung auf vier schaltbare Ausgänge habe ich drei Design-Revisionen gebraucht um die Komponenten auf eine einseitige Platine platziert zu bekommen.

Als das Layout stand habe ich nochmal jemand drüber gucken lassen, dass ich keine groben Fehler eindesigned habe.

 

Somit wäre die Planung abgeschlossen. Im nächsten Teil des Artikels geht es dann um die Herstellung der Platine und Bau der finalen Box.