Neues UP-Multi-IO-Modul mit abgesicherten IOs, EEPROM, I2C-Anbindung, ...

[Doumanix]

Hallo zusammen,

wie in viewtopic.php?p=5026#p5026 bereits angekündigt, hier nun ein eigener Thread zu dem neuen Unterputz-IO-Modul.
Gefühlt bin ich nicht mehr weit weg, das Routing abzuschließen. Habe mich die letzten Tage wieder intensiver damit beschäftigt und soeben einen aktuellen Stand ins Git geladen.

Beweggründe, ein neues Eingangs-Modul zu machen, gibt es einige. Hier eine Auswahl, die mir gerade spontan einfällt:

• Das Eingangsmodul ist klein, passt aber leider mit Gehäuse und Platinenrand-Stecker nicht gut in eine UP Dose
• Wir haben kein Eingangsmodul mit abgesicherten IOs - das muss nicht, kann aber dem ARM in manchen Situationen schaden
• Erweiterungen des TS ARM um I2C Sensoren ist schwierig umzusetzen
• es wäre cool, mal ein aktuelle Basis-UP-Modul zu haben, das man in verschiedenen Varianten mit Erweiterungen nutzen kann

Aktuelle Features:

• 2 x je 8 IOs (abgesichert wie von Mirko im Slack-Kanal diskutiert: https://selfbus.slack.com/archives/CJ8P ... 2588049800)
• 3 x RXD/TXD rausgeführt (je einmal auf einer der 8er Pinleisten und einmal im SWD) - abgesichert mit einem USBLC6-4SC6
• 2 x MISO / MOSI rausgeführt (je einmal auf einer der 8er Pinleisten) - abgesichert mit TVS-Schutz
• optionale Bestückungsmöglichkeit eines EEPROMS (I2C)
• optionale Bestückungsmöglichkeit eines Crypto ICs (I2C)
• durch Stecker leicht austauschbar, falls doch mal nötig
• optimiert für UP Dosen / sehr platzsparend

Das Layout hält sich übrigens *nicht* an die in der Lib standardmäßig festgelegte Pinbelegung. Was aber kein Problem sein sollte - man muss eben einmal eine entsprechende Pinbelegung für das neue Modul erstellen.

"Nebenbei" ist auch ein - hoffentlich als neuer Standard zu nutzendes - Gehäuse mit passendem PCB herausgekommen. Der eine oder andere, der ins Git geschaut hatte, mag sich wundern, warum das so gezackt ist - und völlig anders aussieht als der erste Prototyp, den ich mal fotografiert hatte. Die Antwort ist einfach: die alte Form hat super gepasst für normale einzuputzende UP-Dosen. Aber Trockenbau-Dosen waren schlicht zu eng. Im Netz findet man ein paar solcher Entwürfe, die auf den zehntel Millimeter die UP Dosen ausreizen. Die aber leider keine Option für für Hohlwanddosen sind. Oder es werden sehr kleine Dosen - was wiederum sehr kleine Bauteile nach sich zieht oder weniger Funktion bietet.

Das hatte damals ausgetüftelt und mit ein paar Dosen getestet:

Hohlwanddose Hornbach. (abgesägte) Kaiser Hohlwanddose. UP-Dose Hornbach. Kaiser UP-Dose.

Ich hoffe, es finden sich hier viele Ideen, was man damit anstellen könnte. Durch die Möglichkeit, daran I2C Sensoren oder ICs anzubinden, sollte einiges möglich sein. Siehe auch die Diskussion zu I2C Sensoren: viewtopic.php?f=15&t=701

Beste Grüße
Christian

[Doumanix]

Noch ein kleines Update zum weiteren Vorgehen: ich möchte noch im September ein paar Prototypen ordern. Also PCB + Teile. Interessant wäre, wenn 2-3 Leute auch einen Testaufbau machen würden.
Ich habe zwar vermieden sehr kleine Teile zu verwenden, aber die Teile sind oft recht nah beieinander, so dass man wohl schon aufpassen muss, in welcher Reihenfolge man lötet - sonst wird's irgendwann schwierig an die Pads heranzukommen.

Es darf sich also auch gerne jemand melden (gern per PN), der nicht mehr die besten Augen oder nicht die ruhigste Hand hat!

[hschreiber]

Hallo Christian,

eigentlich schön das es mal was neues gibt.
Und damit bin ich auch schon beim eigentlich.
Ein Unterputzmodul muß für mich eins sein und zwar klein!
Ich bin nicht der große Elektroniker oder Programmierer, ich bin der Mechaniker.

Aus der Sicht mal einige Überlegungen von mir.
1. Du schreibst das Modul soll möglichst universell sein und "optimiert für UP Dosen / sehr platzsparend".
Werden all die Anschlüsse wirklich bei jedem UP-Modul benötigt?
Ist für mich der falsche Ansatz. Gerade bei Hohlwanddosen wo heutzuge immer mehr die winddichte Ausführung
Verbreitung findet gehen im unteren Bereich mindestens 10mm als Kabelraum verloren. Die Anzahl der einführbaren Leitungen ist auch begrenzt (1 Leitung je Membran).

2. Bringt die Schutzbeschaltung der Ports auch etwas in Richtung der Störfestigkeit?
Ich habe mal meine Installationen überdacht.
Ich bin immer mit den 8 Ports der LPC-Tasterschnittstelle ausgekommen. Meist sind nur 2-6 belegt (max. 2 Fenster und 1 Tür). Leitungslängen Maximal 1,5m! Und wenn ich quer durchs Haus andere Leitungen ziehe um alle Ports zu belegen, brauche ich kein Bussystem sondern baue eine Antennenanlage.

3. Die JST-Stecker sind für mich auch keine optimale Lösung. Man benötigt eine Zwichenverbindung (löten, quetschen,klemmen, ...) um die externen Leitungen mit den JST-Leitungen zu verbinden.

4. All die anderen "Eventualitäten" die Du berücksichtigst hast machen das Modul unnötig groß.


Was würde ich mir in der Richtung vorstellen?

- Eingangsmodul mit 6-8 Eingängen (mit Schutzbeschaltung) mit Schraubklemme und nichts weiter. Möglichst klein!!!
Wir hatten von der LPC-Tasterschnittstelle auch eine Variante mit Schraubklemme gemacht, die in die Strapubox passte.

-Die 2. Idee in der Richtung ist ist ein Universal Taster/Eingangsmodul
Also 4 Tasten / 4 LED, eventuell auch mit Temperatursensor (gab es schon mal) und zusätzlich die restlichen 8 Ports als
Eingänge oder alternativ für einen Slave-Taster. Taster mit Wippenadaptern in der Art des Bosch Smart Home-Systems.

-Und dann halt eine universelle Plattform für den anderen Krimskrams.

Inwieweit meine Vorstellungen programierteschnisch umsetzbar sind, kann ich nicht beurteilen.
Ich möchte das Projekt nicht zerreden, waren nur mal einige Überlegungen dazu.

Sollte Hilfe im mechanischen Bereich benötigt werden, stehe ich gern zur Verfügung.


Viele Grüße aus Dresden
Holger

[Doumanix]

Hallo Holger,

danke für deine ausführliches Feedback. Klar hätte ich mir etwas mehr Euphorie gewünscht , aber ich kann deine Punkte gut nachvollziehen. Ich schreib einfach einmal meine Gedanken dazu runter, auch wenn ich mir sicher bin, dass ich im letzten dreiviertel Jahr, das ich nun an das Modul immer wieder mal hinhirne, einige Gedanken hatte, die mir jetzt nicht alle einfallen.

Bevor ich auf deine Punkte eingehe, eine allgemeine Info: das ist nicht das einzige neue Modul, was gerade ausgebrütet wird. Und es ist mitnichten mein Verdienst, was die technischen Ideen angeht. Per Chat über den Sackkanal haben Horst und Mirko viel mit Diskutiert. Mirko hat insb. die Schutzschaltung gemacht, Horst hat sich nochmal damit beschäftigt, wie die Empfangs- und Sendestufe optimiert werden könnte und die Busausfallserkennung in Zukunft zuverlässig gemacht werden könnte.
Außerdem gibt’s von Mirko einen schon weit forgeschrittenen 230V Dimmer für die DIN Schiene, Darthyson baut an einer Steuerung für die KWL, wenn ich mich recht erinnere und Mirko hat letztens einen eigenen low cost DAP Debugger in die Runde geworfen.
Nicht zu vergessen, dass Darthyson und Horst Fehler in der sblib in der Buskommunikation rausschnitzen, Olli ein OneWire Gateway (nebenbei lass ich mal einen Link zum neuen Wiki fallen ) baut und luckychild hat an ner neuen Mask 0x07B0 gearbeitet.
Fazit: es geht so einiges voran
Ich hoffe, dass wir das auch jetzt im Herbst noch alles in Git / Wiki / Forum bekommen.

Zu 1.
Du hast recht: ganz oft wird man mit deutlich weniger Eingängen / weniger Funktion auskommen. Ich denke ich hätte es mal besser so formuliert: es ist darauf hin optimiert, die Fläche einer UP-Dose voll auszunutzen und so dicht mit Bauteilen / Funktion besetzt, dass es das Optimum im Verhältnis Funktion zu Dosenfläche herausholen soll.

Zu 2.
Öööh … da dürfen sich zur Technik Mirko und hora08 dazu auslassen. Ich bin da der falsche, das zu diskutieren, was genau die Schutzbeschaltungen jetzt abfangen und was nicht.
Joah. Bestimmt sind die Anzahl Ios der TS ARM für die meisten Fälle absolut ausreichend. Ich hab aber tatsächlich2.3 Stellen, da kommen 3 x 4 Taster + 2 x Reedkontakte zusammen und eigentlich wollte ich da noch einen VOC und einen Temp Sensor haben. Da stößt die ARM TS tatsächlich an ihre Grenzen.


zu 3.
Ja, mit den Steckern habe ich auch viel gehadert. JST hatte ich genommen, weil die eine doch recht große Verbreitung durch die ganzen Arduinoprojekte hat und vom Rastermaß einen Kompromiss darstellen: man sie sind nahe zusammen, aber man bekommt noch eine Leitung durchgeroutet.
Erst dachte ich in die Richtung: warum nicht alles im RM2,0 machen wie den SWD Stecker, aber das ist schwer zu bekommen. RM1,27 ist schon wieder gar so klein und auch nicht wirklich Standard in Bastelprojekten. Die JST haben eben eine große Verbreitung.
Dass es zum Stecken statt zum Schrauben sein sollte, war bewusst so gedacht. Das war auch mein Gedanke, bei den Platinenrandverbindern: ich wollte etwas, was ich einmal an meine Taster anschraube und auf der anderen Seite nur ans Modul anstecken muss.
Das Argument mit den Reedkabeln etc. , an die ich ja erst mal was ran machen muss, um sie an den JST zu bekommen ist absolut valide.

zu 4.
Außerdem wollten wir mal ein Modul bauen, das beim unvorsichtigen Rumspielen nicht gleich immer den ARM in den Himmel schickt.

Zum Thema Gehäuse und Berührungsschutz: ich persönlich habe immer wieder mit den Strapuboxen gehadert. Zwar ist es eine Kaufbox, aber ich muss sie aufsägen. Und der Deckel arretiert nicht und ist nicht schraubbar. Da dachte ich: nachdem inzwischen 3D Drucker absolut in der Breite angekommen sind, warum nicht ein Gehäuse machen, das genau die nötigen Aussparungen hat, fest verschließbar ist und exakt in eine UP Dose passt.


Abschließend würde ich sagen: ja, über ein paar deiner Argument muss ich nochmal ordentlich brüten.
Jetzt mein Aber: ich denke, ich werde diese "fette" UP Modul einfach mal fertig machen. Das ist dann quasi das Maximale, was man bei 0805er Bauteilen auf ein PCB in die UP-Dose bringt. Das ganze dann abzuspecken und zu sagen: jetzt machen wir mal ein Mikro-Modul mit bspw. 8 IOs und I2C und schauen, wie klein das PCB werden kann, ist hoffentlich ein leichtes.

Grüße
Christian

[Mirko]

2. Bringt die Schutzbeschaltung der Ports auch etwas in Richtung der Störfestigkeit?

Sagen wir mal so: Es kommt darauf an
Die Serienwiderstände schützen nicht nur die TVS bei Überspannung, sondern sorgen auch für eine "Abrundung" scharfer Pegelsprünge. Damit gibt es dann weniger HF-Abstrahlung. Außerdem sollten längere Leitungen weniger "ringen", d.h. Signalreflexionen werden gedämpft. Um das Entprellen muss sich aber der LPC trotzdem noch kümmern.

[Florian]

Einen wichtigen Punkt finde ich den praktischen Vorgang des Einbaus:
- Wie soll der Benutzer das Modul einbauen und verdrahten?
- Also von wo werden die Kabel kommen?
- Bekommt man das Modul in die UP-Dose, wenn da Kabel herausstehen?
- Wie wird das Modul angedrahtet?
- Bleibt Platz für die überstehenden Kabel?

Wenn ich sehe, dass Dein Modul die Grundfläche der UP-Dose nahezu vollständig ausfüllt, dann bekommt man wohl keine Kabel an den Seiten vorbei bekommen. Wird das Modul dann "kopfüber" in die Dose gesteckt?

[Doumanix]

Ja, das war ja schon die Richtung in die Holger argumentiert hatte. Ich seh schon ein, dass das fast vollständige Ausfüllen der Fläche viel öfter zu Problemen führen würde, als ich zunächst dachte.

Ich hab bei mir halt (altes Objekt, voll saniert) nicht so viele Dosen geschlitzt, wie man das vielleicht bei einem Neubau gemacht hätte. Außerdem hab ich (da wir uns der Haptik wegen für die klassischen großen Schalter (Gruppentaster von Berker) entschieden haben) relativ oft 8 oder gar 12 feine Drähtchen aus angrenzenden Dosen und dazu ggf noch 4 Reeddrähtchen. Damit funktioniert das Modul noch. Aber das sind wohl eher Edgecases.

Wie im letzten Beitrag geschrieben: ich denke, ich mach das Modul wohl trotzdem in der Größe fertig. Alleine, um mal was in der Hand zu haben und vielleicht als Verprobungsobjekt, als Nischenmodul.
Davon ableiten könnte man ja ein neues ARM-basiertes Modul, das wie ihr richtig anmerkt, sich auf die 80% Standard-UseCases beschränkt, dafür aber eben gut zu verbauen ist (Größe, Anschlussmöglichkeiten).

Die Idee, in die Richtung anderer Module / Erweiterungen zu denken, finde ich auch richtig.

Ach, hier noch ein Foto mit fertigem Gehäuse in der TB-Dose. Blöderweise gelbes Gehäuse

[Klamm]

Hallo!
Ich finde es gut eine neue Platine mit vielen Optionen zu haben. Ich muss aber auch sagen, dass ich in den meisten Fällen nur 2 Eingänge der aktuellen TSS nutze.
Ich würde es sehr praktisch finden, wenn denn dann auf der wikiseite und im Schaltplan deutlich zu sehen ist welche Bauteile wofür benötigt werden. Wenn also jemand die Platine einfach nur für 4 Tastereingänge benötigt, dann wird er ja einige Stiftleisten und Bauteile nicht bestücken brauchen. Jemand der das Modul nutzen möchte um Sensoren anzuschließen wir dann andere Bauteile bestücken/nicht bestücken müssen. Nur wer alle Funktionen nutzen möchte (was bestimmt selten vorkommt) müsste auch alles bestücken.
Ich würde dir ein oder zwei Bausätze abnehmen um diese zu verlöten, zu testen etc.

Gruß
Viktor

[Marinux]

Hi Christian,

cool, ich wäre bereit mit einem Testaufbau zu unterstützen.

Ist eine SW dann schon ready to use um zumindest die I/O zu nutzen?

Gruß

[Doumanix]

Hi Marinux,

ja, prinzipiell auf jeden Fall. Ich würde dann einfach die FW des 16-in BIM112 so weit verändern, dass die veränderten IO Pins des ARM verwendet werden.
Funktionen, wie Sensoren erkannt und ausgewertet werden müssten aus anderen FW übernommen werden bzw. neu entwickelt werden.

Grüße
Christian