CUL Selbstbau spannungstechnisch auf der sicheren Seite
Was steckt dahinter
Es gibt unzählige Anleitungen für CUL Selbstbauten, aber als Manko wird hier und da angegeben, dass der Arduilo Nano eine minderstablie 3,3 Volt Spannung auf seinem 3,3 Volt Ausgang bereitstellt und dass das CC1101 Modul nicht nur eine Versorgungsspannung von 3,3 Volt brauch, sondern auch nur 3,3 Volt auf seinen Dateneingängen verträgt, der Arduino Nano aber nur 5 Volt über seine Datenausgänge ausgibt. Das scheint zwar eine Weile gut zu gehen, aber es stresst das CC1101 Modul und verkürzt sein Leben.
Es gibt Anweisungen die Signaleingänge des CC1101 Moduls mit Spannungsteilern aus Widerständen zu realisieren. Das hat mir aber nicht gefallen. Zur Lösung der instabilen 3,3 Volt Versorgungsspannung habe ich nichts gefunden.
Mein Lösungsansatz
Im Internet, z.B. auf Ebay gibt es sehr günstige elektronische Bauteile aus China die ich für diese Projekt verwendet habe.
Für eine stabile Spannungsversorgung habe ich ein Step-Down Power Module genommen wie z.B. das: 5PCS AMS1117-3.3 3.3V DC-DC Step-Down Power Module Buck Module LDO 800MA. Das kostet 1 Euro versandkostenfrei und enthält 5 Stück diese Module die einfach vom gelieferten PCB abgeknipst werden können.
Step Down Modul
Für das Runterregeln der Signalspannung habe ich ein IIC Logic Level Converter verwendet wie diesen: Details zu Pegelwandler 4 Kanal I2C IIC Logic Level Converter BiDirektional 5V~3.3V Arduino. Dieser kostet 1.49 € und kommt meist auch versandkostenfrei aus China.
Level Converter Modul
Materialien
Wir brauchen:
- eine 4×6 cm 2,54 mm Lochrasterplatine
- ein Nano FT232RL V3.0 ATmega328P 5V 16M USB Micro-controller
- ein CC1101 Model explizit für 868 MHz
- das o.g. Step-Down Power Module
- den o.g. IIC Logic Level Converter
- eine LED und einen 330 Ohm Widerstand
- diverse Sockelleisten und Klingeldraht in diversen Farben
Bauteile Sammelsurium
Mehr als 10 € sollte der Spaß nicht kosten.
Zusammenbau
Beim Zusammenbauen darauf achten, dass man die Bauteile auf der Lochrasterplatine so ausrichtet, dass man mit möglichst wenigen Überkreuzungen und vielen kurzen Wegen auskommt. Wer Lust hat kann sich das Ganze mit Fritzing planen.
Die Verkabelung sieht folgendermaßen aus:
Verkabelung
Wobei die Kontakte der einzelnen Bauteile so angeordnet sind:
Elemente Pin Layout
Es ist wichtig dass beim Level Converter die Anschlüsse HV, LV und GND belegt sind, sonst funktioniert das Teil nicht. Er braucht diese als Referenzen um die richtige Spannungen ausgeben zu können.
Endergebnis
von der Seite 1
Von der Seite 2
Von vorne
Von unten
Version 2
In einer zweiten Version habe ich die Bauteile auf der Lochrasterplatine anders angeordnet, so dass das Verdrahten leichter fiel. Außerdem habe ich die Spiralantenne des CC1101 Moduls gegen ein Klingeldraht (8,7 cm für 868 MHz) getauscht, denn unter den Sockel des Arduinos verlegt und am Ende in eines der Löcher der Lochrasterplatte festgelötet, damit sie nicht rumzammelt.
Von der Seite 1
Von der Seite 2
Von vorne
Von unten
Abschließend
Den Einbau in ein Kästchen und das Flashen der Firmware könnt ihr in meinem http://tips-und-mehr.de/cul-firmware-flashen-unter-linux/ entnehmen. Das Modul hat bei mir auf Anhieb durchgestartet und es reagiert gefühlt schneller und spritziger als das mit der konventionellen Bauart ohne Level Converter und Step Down Modul. Die Einbindung in FHEM war auch komplikationslos.
Mal schauen wie das Tel sich schlägt.
Nachtrag
13.03.2017: Inzwischen laufen beide Module eine Weile als Teil der VCCU im Haus ohne eine Hänger oder sonstige Probleme zu machen und sie verarbeiten mehrere Hundert/Tausend Homematic Pakete am Tag.
12.07.2017: Es hat sich herausgestellt, dass manche Arduinos nach einer ganzen Weile nicht mehr richtig funktionieren. Wie ich herausgefunden habe liegt es daran, dass diese 3 € Billigdinger aus China minderwertige Speicher verbaut haben und nach einigen Monaten die geflashte Firmware degradiert und nicht mehr richtig läuft. Wenn man diese neu flasht, dann geht es auch wieder eine ganze Zeit lang gut. Wahrscheinlich würde sich Original-Arduinos besser schlagen, aber die sind natürlich wesentlich teurer.
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Hallo,
hat es einen Grund, warum D2 und D3 mit GDO2 bzw. GDO0 direkt verbunden ist. Müsste da nicht auch ein Levelconverter zwischengeschaltet werden?
Viele Grüße
Ja hat es: GDO0 und GDO2 sind Ausgänge von CC1101 und brauchen keine Anpassung, da dort nur Daten rausgehen und der Arduino mit den 3.3V die der CC1101 liefert klarkommt um die Daten sauber zu empfangen. Der würde ja bis zu 5V vertragen, daher keine Gefahr. Andersrum schon.
Hallo,
Danke an Trinidat, dass diese Variante vom CUL bereit gestellt wird.
Würde gerne auch die spannungssichere Variante vom CUL nachbauen. Leider komme ich nicht ganz zurecht da ich zwar Löten kann, aber mich nicht mit Schaltungen an sich auskenne.
Bei Variante 1:
Auf der Platinenunterseite sieht es so aus als wie wenn LV4 und HV4 vom Level Shifter auch angeschlossen sind. Im „Verkabelungsplan“ werden diese aber nicht erwähnt.
Es sind noch so ein paar Stellen, wo ich nicht klar komme.
Kann mir hier bitte evtl. jemand weiterhelfen?
Gibt es evlt. schon einen Plan in Fritzing?
Evtl. kann mir ja Trinidat oder jemand anderes weiterhelfen.
Vielen Dank
Viele Grüße
Klaus
Du hast recht, leider liege ich im Moment mit Grippe flach. Komme bald darauf zurück.
Danke, das wäre schön.
Wünsche gute Besserung. Die Grippe geht ja momentan wieder herum.
Erst einmal vielen Dank für das Zusammentragen und aufbereiten der Infos. Sehr löblich und hilfreich!
Wenn du Arduinos für 3V3 einbaust, so ist die Ausgangsspannung an den Ports max. 3V3. Die Levelkonverter sind überflüssig. Was viele (so auch ich) machen, ist einen ca. 100µF Elko vor dem Vcc des CC1101 zu setzen. Je nach Sendeleistung zieht der scnell mal 100mA, was den kleinen Spannungsregler auf dem Arduino überfordern kann.
Das die kritisierten BilligNanos aus China der Grund für den frühen Tod sind, bezweifle ich. Das RAM liegt im ATMEL Chip und der ist auch bei den cheap boards original gelabeled.
Prüfe mal, ob du mit Batterie oder Netzteil auf Pin 30 (RAW) reingehst. Löte da auch mal einen ~100µ Elko dran.
Hallo und vielen Dank für deine Kritik. Ich bin inzwischen auf Maples ausgewichen und die Teile laufen seit so 1 Jahr durch ohne Probleme. Habe die MapleCUNs mit eigener Stromversorgung (mit USB Handynetzteil) und eigenem LAN Anschluss versehen. So bin ich unabhängig von einem Raspi oder so zum anschließen. Wenn ich Zeit habe poste ich das vielleicht mal hier.
„Minderwertiger Speicher“? Da wird doch nichts extra an Speicher verbaut, es wird der RAM- und Flash-Speicher des Atmega328 genutzt. Mag sein, dass sie an sich minderwertiger sind bei den chinesischen Klones, aber ich habe mittleweile einige Dutzend davon im Einsatz und keine nennenswerte Ausfälle.
Danke für dein Feedback. Seit dem ich den Tip von Dirk Anderseck (hier in den Kommentaren) umgesetzt habe gehts bei mir auch ganz OK.