Projekt raumfeine Luftüberwachung (ESP32)
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Was hast du alles an Plätzen zur Verfügung? Bus, freies gelb/weiß, Strom? Gibt's bei Free@Home auch sowas wie Busankoppler wie bei KNX? Im Deepsleep solltest auch im Akkubetrieb notfalls länger auskommen, ist aber trotzdem eher nichts für stationären betrieb mMn. |
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Ich habe große Zweifel, dass die Platzierung in einem Lichtschalter mangels Luftaustausch in diesem viel Sinn macht. Ich würde das eher im Abluftventil unterbringen. Ansonsten klingt das aber nach einem interessanten Projekt. |
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Kann schon funktionieren  |
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Der AHT20 liegt recht bewusst platziert unten im Rahmen, einerseits erhoffe ich mir dadurch, dass eventuell aufsteigende Wärme von den Free@Home Sensoren keinen Einfluss auf die Messwerte nehmen, andererseits mach ich unten einfach ein kleines Loch/Ausnehmung in den Rahmen, dann hab ich da eine direkte Luftöffnung über dem Sensor wie sie im Datenblatt gefordert wird. Der Temperatursensor von unserer Nibe (was für ein hässliches Teil... soll auf die Art auch weg - ist innen drinnen quasi nur ein Widerstand) ist auch ein komplett geschlossenes Kunststoffgehäuse und misst Temperaturschwankungen kaum verzögert mit.  Das würde grundsätzlich auch mit den ganzen anderen Sensoren (BME/BMP280 und BME680) gehen, nur sind da die Platinen idr. größer als die vom AHT20 den ich vor mir hab, damit passen sie da nicht so einfach rein. Theoretisch könnt man sich da eine eigene Platine anfertigen lassen, aber das geht mir aktuell etwas zu weit :) Beim CO2 Sensor sieht es noch etwas anders aus, der ist ja jetzt schon nur der blanke Sensor und passt derzeit nicht in den Rahmen. Deswegen muss da eh eine Ecke vom Rahmen weichen und dann sitzt er quasi frei mit einer Öffnung in den Spalt zum Schalter hinein, also eigentlich auch wieder ganz gut. Da muss ich mir noch überlegen wie ich den elektrisch angeschlossen bekomm. Grundsätzlich müssen ja nur 4 Leitungen angelötet werden. |
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Erfahrungsgemäß nein. Kannst 6V anlegen und einen LDO verbauen. Temperatursensoren in einem Gehäuse mit dem ESP werden zu hoch anzeigen, egal wie viele Löcher du reinschneidest. Wenn du das wirklich so machen willst, bau vielleicht einen kleinen Lüfter ein? |
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Lüfter ist ein No-Go, selbst wenn der extrem klein und leise ist will ich keine Schallquellen verbauen. Das gute vom Rahmen wäre ja, dass der quasi luftdicht zur Unterputzdose ist. Die Sensoren schnüffeln damit eigentlich nur Außenluft. Nachdem ich ein paar Sensoren am laufen hab werd ich die wohl erstmal alle nebeneinander in Betrieb nehmen und kalibrieren, da wärs dann auch kein allzugroßes Thema temporär einen zusätzlichen Sensor einmal 1-2 Tage neben dem fix eingebauten zu parken und dann in Homeassistant bzw. direkt am ESP den Wert noch zu korrigieren. Ich erwarte mir da eine relativ konstante Abwärme, damit sollte das beherrschbar sein. Der SCD4x Sensor hat da sogar intern eine Variable zur Temperaturkorrektur weil er selbst eine Heizung verbaut hat. Ist ein Grund warum ich da neben einem Drucksensor auch einen externen Temperatursensor nutzen will. Für den Einbau unten gäbs auch vom BMP/BME280 kleinere Platinen die unten reinpassen - BME hätte Druch, Temperatur und Feuchte an Bord, ist aber mit ca. 6€ relativ teuer, der BMP hätte nur Druck und Temperatur, Feuchte kann der SCD4x selbst ganz gut. https://www.az-delivery.de/products/gy-bme280?variant=19385550569568 Die Temperatursensoren die ich grad am laufen hab:  Und Restliche Werte. Der AHT20 ist bei der Temperatur recht gut, Luftfeuchtigkeit ist (dieser) deutlich daneben, allerdings offensichtlich ein parallel Offset der sich leicht korrigieren lässt.  |
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Ich hab mal ein batteriebetriebenes Partikelmessgerät in der Hand gehabt und erst beim Zerlegen bemerkt, dass da ständig ein Lüfter gelaufen ist. Zu hören war der nur ganz leise, wenn man das Gehäuse direkt ans Ohr gedrückt hat. Das könnte man also meiner Meinung nach durchaus in Erwägung ziehen. Ich hab in einer Firma gearbeitet, die unter anderem "smarte" Thermostate entwickelt hat. Wir haben Monate damit ver💩, eine Temperaturkompensation zu bauen. Keine Chance. Da ist man so von den leichtesten Luftbewegungen abhängig, dass man kaum zuverlässig unter ±2 oder 3K Abweichung kommt. |
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Ich bau einmal einen Prototypen. Ich brauch einmal ein Grundkonzept wie ich 1) Strom reinbekomm 2) Sensor im Rahmen mit dem ESP verbinde. Für 1 stellen sich die Fragen - Was spricht gegen Bus anzapfen? Da liegen konstant 28-30V drauf Da könnte man a theoretisch einfach einen Stepdown Wandler dranfummeln und hätte 5V oder 3,3V (wie man will) Zickt mir da das Bussystem herum? Free@Home ist mehr oder weniger KNX 30 auf 5V schein aber etwas größer un klobiger zu sein (hätt ich daheim...) https://www.amazon.de/AYWHP-Converter-Spannungsregler-Einstellbares-Abw%C3%A4rtsmodul/dp/B0FPFLSB6J/?tag=showlowestprice-21 - Alternativ halt 12V auf weiß/blau und dann runterregeln. Hab derzeit auf gelb/weiß im EG noch den Außen Bus vom Welcome, aber das fliegt demnächst raus. Hab halt leider damals nicht gleich alle durchgeschleift, d.h. die Leitungen liegen alle tot in den Schalterdosen. Wär jetzt kein Beinbruch weil die Sensoren nur rausgezogen werden müssen, dennoch bissl nervig... Die kosten nicht die Welt und sind kompakt mit fixer Ausgangsspannung. https://www.amazon.de/Hailege-Abw%C3%A4rts-Abw%C3%A4rtsspannungswandlerplatine-DC5-16V-einstellbares-Spannungsregler-Abw%C3%A4rtsleistungsmodul/dp/B0CJY27H34/?tag=showlowestprice-21 Der CO2 Sensor scheint da eine Zicke zu sein, hier das Datenblatt:  Für Punkt 2 ist leider kein "Kabelkanal" vorgesehen. Ein Flachbandkabel würde das lösen (0,1mm dick) - 1A dürfen da drüber, das sollte auch für den stromhungrigen SCD43 reichen. Im Rahmen ist halt wenig Platz, da würd ich ggf. probieren einfach die Sensorleitugnen drauflöten.  https://www.digikey.at/de/products/detail/w%C3%BCrth-elektronik/686704050001/16608544 Dazu sowas zum schnellen sauberen anschließen an den ESP https://www.amazon.de/QUARKZMAN-Konverterplatine-Steckseite-R%C3%BCckseite-Drucker/dp/B0CMTWHP8S/?tag=showlowestprice-21 |
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Ich hab seit zwei Jahren meine co2box am Schlafzimmer Kasterl stehen https://www.energiesparhaus.at/forum-kwl-mit-einzelraumregelung/54796_3#786329 Den Lüfter hört man nicht, läuft aber auch nur auf 10% via PWM. Ist ein Noctua NF-A4x20 5V PWM |
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Wenn sie es schon schreiben, würde ich dem wirklich einen eigenen LDO gönnen. Die Schaltregler werden schon ein bissl schwingen. Wichtig nur, dass die PWM außerhalb des Hörbereichs liegt. |
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Noch etwas eingelesen... Schaltregler scheinen ja etwas effizienter zu sein. LDO wird warm weil er die überschüssige Spannung verbrät. Je höher der Sprung desto mehr Verluste. Macht es Sinn einen Schaltregler vorzusetzen (z.B. von 12 oder 30V auf 6V o.Ä.) und dann per LDO auf saubere 5V? Der SCD43 lässt sich zwar auch über 3,3V betreiben, scheint aber auf sauberen 5V besser zu funktionieren. Hab mir die Schaltpläne von den ESP Boards angesehen, hätte ein Adafruit ESP32 C6 Feather, das macht die 3,3V über einen LDO. Das geplante Seed Studio macht das über einen Schaltregler... |
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Ich fürchte du hast nicht wirklich Ahnung von Elektronik... LDO werden dann eingesetzt wenn der Sprung sehr klein ist. Deswegen ja auch "Low Dropout". Vermutlich meinst du Linearregler. Kommt wie immer auf den Strombedarf des dahinterliegenden Teils an. Wenn nichts anderes dagegen spricht, sind Linearregler immver vorzuziehen. Schaltregler machen halt immer Störungen. |
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Hab nie behauptet Ahnung davon zu haben 😂 Bin Maschinenbauer - aber einer der nicht die Nase rümpft wenn es um Strom geht. Ich mach das ja auch aus Spaß am lernen (gäbe ja sogar Free@Home Sensoren die das integriert haben...), Spannungsregelung ist noch ein leicht blinder Fleck der durch die leichten Schubser in die entsprechende Richtung hier langsam heller wird. Leider funktioniert das einlesen die letzten 2 Tage nicht ganz so weil 2 Zwerge kleine 5min mehr als 3m Abstand zu mir halten können - außerdem gibts seltenen Schnee, da musste ein Iglu gebaut werden... Was wiederum mit der kaputten Bandscheibe eine Nachmittagspause eingefordert hat. |
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LDO ist eine Eigenschaft von einem Linearregler und heutzutage ein Synonym für Linearregler, weil die meisten modernen wenig Spannung verbraten. Also passt schon so. Absolut. Genau so macht man das im Regelfall, wenn man viel Spannung runtersetzen muss, aber trotzdem eine saubere Versorgung braucht. |
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Für mich ist das Feuchte- und Temperaturmessthema durch mit den Xiaomi-Sensoren für ein paar Euro und einem Jahr Laufzeit mit einer CR2032, billiger und genauer geht nicht. Meine Versuche mit einem BME280 waren nicht wirklich erfolgreich, ziemlich hohe Fehler bei Temperatur und Feuchte (eigentlich außerhalb der Spezifikation), vielleicht sind meine damaligen Muster in China vom Lastwagen gefallen ... keine Ahnung. Die Frage bei der Luftqualität ist immer: Was will man damit? Will man nur die Lüftung bedarfsgerecht steuern, sollten VOC-Sensoren und da vielleicht 5 Stufen völlig reichen. Das Teil ist ganz nett, er verkauft es zwar nicht nach Europa, aber hier https://github.com/StuckAtPrototype/AirCube/blob/dev/README.md gibt es alles für Selberbauer. Eventuell einen Versuch wert. |
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Dem schließe ich mich an: Die Kombination aus Preis und sehr gute Genauigkeit ist derzeit schwer zu schlagen. Der Batteriebetrieb macht die Wahl eines guten Standorts (und der ist wichtig!) enorm viel einfacher. Irgendwo einen BLE-Gateway in die Nähe stellen und fertig. Ein Gateway (zB ein fast beliebiger Shelly) kann auch Daten mehrerer Sensoren einsammeln und weitersenden. Funktioniert einfach. Bei CO2 und/oder VOC wirds leider komplizierter, weil die Dinger einfach mehr Strom brauchen, und den noch dazu sehr ungleichmäßig. Die Kombination "extrem kleine Grundlast im Leerlauf" und "kurzzeitige Lastspitzen von 250 mA und mehr" ist nicht trivial, und kann schnell zu viel Frust führen, speziell mit einem Schaltregler (zB Brownout Resets, weil der Buck nicht schnell genug aus dem Burst Mode kommt) Das ist sicherlich alles beherrschbar, hat aber (speziell ohne Oszi) erhebliches Frustpotential. Lass dich aber davon nicht abhalten, ist mit Sicherheit spannend und lehrreich, halte uns auf dem Laufenden! Ich selbst habe das Problem einfach mit € beworfen, und mir für die neuralgischen Punkte (Schlafzimmer!) je ein Aranet 4 geleistet |
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Der sollte im Normalfall zumindest im zweistelligen kHz-Bereich regeln, also nichts was ein paar Kondensatoren (die auf den Modulen eh meistens verbaut sind) nicht beheben könnten. Darüber hab ich auch schon nachgedacht. Aber irgendwie gefällt mir die Idee von Funksensoren im Neubau nicht so wirklich... Müsste man mal schauen, ob die Werte nicht irgendwo an einer internen Seriellen ausgegeben werden 🤔 |
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Was meinst du mit "regeln im kHz-Bereich"? Die Loop Bandwidth oder die Schaltfrequenz? Ein schneller Regelkreis (dem du übrigens mit zusätzlichen Kondensatoren am Ausgang einen Klotz ans Bein bindest) löst aber das grundsätzliche Problem nur zum Teil: Bei sehr kleiner Last wechseln die Schaltregler in einen Burst- oder Skip-Mode (für die Nicht-Elektroniker: das ist so wie die "taktende Wärmepumpe" 😀) und da kann es bei plötzlichen Lastsprüngen unschön werden. In diesem Bereich gilt leider "viel C hilft viel" nicht, weil du damit die Kompensationsbedingungen des Regelkreises änderst. Das ist übrigens auch ein Problem dieser Fertigmodule: Du weisst nicht, ob, wie und worauf die kompensiert sind. Grundsätzlich bin ich auch ein Freund von Kabeln, aber mit BLE (speziell wenn die Daten gleich mit dem Advertising Frame mitgeschickt werden, zB BTHome) finde ich a) akzeptabel und b) unheimlich praktisch |
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Ersteres. Wobei es auch Regler gibt, die bei jedem Takt mitregeln. Bist du sicher, dass du da nicht was mit Operationsverstärkern oder anderen analogen Schaltungen verwechselst? Ein Wald-und-Wiesen Schaltregler hat mit einer kapazitiven Last kein Problem. Ich kenne das aus Datenblättern, dass der Regler eine minimale Kapazität braucht (damit er mit dem Regeln nachkommt), aber kein Maximum angegeben ist. Manchmal wird das Minimum auch in Abhängigkeit von der Last angegeben. Jetzt gehts aber schon sehr ins Detail 😄 Mit den Fertigmodulen hab ich bisher nur gute Erfahrungen gemacht, die sind ideal zum Basteln und sogar ziemlich effizient. Zu den absolute maximum ratings sollte man halt kostenoptimierungsbedingt einen gesunden Sicherheitsabstand einhalten 😉 Zumindest b) ist unbestritten. Ich muss mich da mal bei Gelegenheit ein bissl reinlesen, hab mich zugegeben noch zu wenig damit beschäftigt. |
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Ja, aber nur in ihrem "Wohlfühl-Bereich" also im CCM. Ich rede aber von sehr kleinen Lasten (ESP+Sensoren schlafen) und dann Lastsprüngen. Ja, bin ich sicher. Ein Schaltregler ist (auch) ein Regelkreis, und L+C+Last sind Teil der Strecke. Viele moderne Bucks sind zwar "keramic-friendly" und damit deutlich unkritischer als alte Linearregler mit ESR-Fenster, aber "kein Problem mit kapazitiver Last" würde ich pauschal nicht unterschreiben. Und ja, es geht hier schon in Richtung Nerd-Sumpf, aber genau da entstehen halt die "warum resettet mein ESP 5 x am Tag" Fehlerbilder. Das war aber eigentlich eh schon immer so: Arduino, Raspberry, ... gefühlt 90% der Probleme kamen von der Spannungsversorgung. Kann ich nur empfehlen. Zur Info: Aranet ist leider nicht BTHome-kompatibel, aber das Protokoll (bzw. eigentlich die Datenstruktur im Advertising Frame) ist bekannt, hab ich sogar schon mal hier irgendwo gepostet, und einen fix&fertig Decoder für Shelly (der die Daten dann per MQTT weiterschickt) |
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Wenn ich von 24V runter muss, nehme ich einen 5V Schaltregler mit 3.3V Linearregler dahinter und die Diskussion ist für ein paar Cent mehr beendet (wenn man mit den 100mV Spannungseinbruch am switcher nicht leben kann). Testen muss man die load response sowieso (eigentlich auch die line response) und batteriebetrieben ist sowieso eine andere Ecke ... Zum Funk, ich bin ja auch Kabelfan, aber BLE advertising ist ziemlich robust, ich habe die Xiaomis jetzt auf 5s Intervall eingestellt, der Übertragungsframe ist ja nur ein paar ms lang. Wenn ich einmal pro Minute einen frame erhasche ist alles gut. Mein Empfänger (ESP32 mit Leiterplattenantenne) empfängt die Dinger mit -100dBm noch, mein neuer Lüftungsanlagen-Raspi (Ethernetanbindung) macht jetzt auch auf BLE-gateway und am Server werden die Daten aller Sensoren 'konzentriert' und via MQTT wieder ausgespuckt. Das produziert eine erhebliche Redundanz. |
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