Näherungssensor für Lichtschalter gesucht um aktuellen Schaltstatus zu ermitteln

Hallo liebes Forum,

ich wende mich an euch da ich selbst nichtmehr weiterkomme mit meinem Projekt.

Ich beschreibe einfach mal kurz was ich vor habe :slight_smile:

Ich würde gerne meinen Lichtschalter an der Wand fernsteuern, bzw. eigentlich möchte ich nur mein Licht fernsteuern.

Mein Lichtschalter ist ein ganz normaler Lichtschalter wie es bei uns üblich ist. Ungefähr so:

Auch habe ich ein paar Anforderungen oder eigentlich nur eine Anforderung und die ist, dass ich auch weiterhin mein Licht mit dem normalen Wandschalter schalten möchte.

Mir fallen da 3 mögliche Lösungen ein:

  • Schalter gegen Wifi Schalter tauschen (oder einfach nur ein Wifi Relais einsetzten, Stichwork: shelly):
    Pro: eleganteste und beste Lösung
    Con: Ich wohne in einem Berliner Altbau. Ich habe hier 5mm dicke Aludrähte in der Wand und ne Erde gibts sowieso nicht. Außerdem sind 230V irgendwie nichts für mich :slight_smile: Ein Handwerker der mir das einbauen könnte ist mir zu teuer und außerdem müsste ich erst Energie aufbringen um einen Handwerker zu finden, der kein Pfuscher ist.

  • Wifi Blühbirne einbauen
    Pro: günstig und schnell
    Con: Lichtschalter muss immer geschaltet sein, bzw wenn nicht kann ich das Licht nichtmehr fernsteuern. Außerdem schlechter WAF.

  • Schalter mechanisch schalten:
    Pro: Keine Elektroarbeiten an 230V nötig. Schalter bleibt funktionsfähig. Außerdem sieht das irgendwie "punkig" aus und das gefällt mir eigentlich :slight_smile:
    Con: Woher weiß meine Software ob der Schalter von Hand gedrückt wurde oder nicht?

Ich würde gerne die 3. Lösung nutzen aufrund der Vorteile, die diese Lösung bringt.

Dazu habe ich an einen yController mit Wifi gedacht. Dazu ein Servo um den Schalter zu schalten. Ungefähr so:

Ich würde, nachdem der Servo geschaltet hat, ihn wieder in die neutrale Position zurückfahren. So kann jederzeit der Schalter von Hand betätigt werden ohne das der Servoarm irgendetwas blockiert.

Soweit so gut. Nichts kompliziertes, nur etwas basteln.

Ich würde aber gerne auch immer wissen wie der Zustand des Lichtschalters aktuell ist. Z.B. um remote rauszufinden ob das Licht an ist.

Wie soll das nur gehen? :slight_smile:

Ich dachte, ich montiere oberhalb und unterhalb des Servos jeweils einen Näherungssensor. Der misst die Entfernung zum Schalter. Ist die Schaltposition oben, so misst der untere Näherungssensor einen kleinen Wert (zb. 1mm) und der obere Näherungssensor einen großen (zb. 10mm). Oben geschaltet heißt in meinem Fall, Licht an. Messen die Sensoren umgekehrte Werte so ist der Schalter aktuell unten geschaltet und das Licht somit aus.

(Ich dachte die Sensoren senkrecht zum Schalter zu montieren, also in den Raum ragend. Direkt über die rechte obere bzw. untere Ecke. Somit ist noch genug Schalterfläche übrig und stressfrei den Schalter von Hand zu nutzen)

Ich kenne jetzt nicht genau auswendig wieviel Hub mein Lichtschalter hat aber viel ist es nicht. Somit fallen IR Sensoren und Ultraschallsensoren aus. Induktive Näherungssensoren gehen auch nicht, da der Schalter aus Plastik ist.
Bleiben noch:

Die Microswitche sind günstig und einfach zu verkabeln. Ich sehe jedoch da ein Problem mit dem Prototyping. Der Switch muss (ziemlich) perfekt ausgerichtet sein, damit er nicht blockierend im Weg ist aber auch sauber und zuverlässig schaltet.

Ich wollte das ganze Konstrukt in ein Gehäuse neben den Lichtschalter stecken. Das Gehäuse hat dann einen kleinen "Überhang" über den Schalter sodass ich die Sensoren direkt über den Schalter habe. Es wird dann zwar ein kleiner Teil des Schalters überdeckt aber ist halt so. Das Gehäuse kommt aus dem 3D-Drucker. Ich will aber nicht super viele verschiedene Gehäuse drucken bei denen der Mikroschalter immer einen Millimeter wo anders sitzt, bis ich die richtige Position rausgefunden haben. Das dauert ja ewig :slight_smile:

Deshalb mag ich die Lösung mit den kapazitiven Näherungschaltern lieber. Kein Kontakt nötig, somit auch keine Gefahr dass der Sensor dem Lichtschalter im Weg ist bei nicht perfekter Positionierung.

Ich finde jedoch nirgends im Internet jemanden, der so einen Sensor mal (im arduino diy bereich) verbaut hat. Außerdem brauchen all diese Sensoren mind. 6V. Wo krieg ich denn 6V her? Klingt nach einem zusätzlichen Bauteil.

Außerdem (und das ist mein größtes Problem :slight_smile: ) lässt sich "capazitiv proximity sensor arduino" absolut nicht googlen. Man findet unendlich viele Anleitungen wie man einen derartigen Sensor mit Alufolie nachbaut. Das ist nicht passig für mich, da sehr ungenau und im Kleinen nicht wirklich umsetzbar.

Könnte ihr mir helfen? Ist ein kapazitiver Näherungssensor eine schlechte Idee? Liebe die Mikroswitches? Oder was ganz anderes? Ich hätte kein Problem kleine Magnete, Folie (für optische Erkennung) oder einfach nur Stücke Metal auf den Lichtschalter zu kleben um anderweitig den Schaltzustand zu ermitteln (vielleicht Reed/Hall Sensor).

Mag mir jemand weiterhelfen?

gruß und danke!

Hall Sensor klingt nicht schlecht. Ich habe allerdings größte Bedenken bei dem Servo; hast Du schon mal die Kraft gemessen, die zum Umlegen des Schalters benötigt wird? (Federwaage...)

Erstmal kurz vorweg: Mir ist jetzt erst eingefallen, dass ich ja grundsätzlich nur einen Sensor benötige. Es gibt ja nur zwei Zustände und falls der eine nicht aktiv ist, ist zwangsweise der andere Zustand aktiv.

Problem bleibt natürlich bestehen :slight_smile:

DrDiettrich:
Hall Sensor klingt nicht schlecht. Ich habe allerdings größte Bedenken bei dem Servo; hast Du schon mal die Kraft gemessen, die zum Umlegen des Schalters benötigt wird? (Federwaage...)

Kann ein Hall Sensor unterscheiden ob ein Magnet 1mm oder 10mm weit weg ist? Oder ist der dann immer "an" weil Magnet eben in der Nähe.

(Millimeterangaben nur geschätzt, ich hab den genauen Hub noch nicht ausgemessen)

Genau nach diesen Erfahrungen frage ich hier :slight_smile:

Was den Servo angeht:
Naja das dachte ich eigentlich, ist das geringste Problem. Aber scheinbar doch nicht? Nein, habe die Kraft noch nicht gemessen aber falls der Servo das nicht schaft, dann hätte ich einfach einen Stärkeren genommen :slight_smile:
Das ändert ja grundsätzlich nichts am kompletten "Konstrukt". Oder übersehen ich hier etwas?

danke erstmal

Wenn Du den Schalter auch mit Deiner Erweiterung noch manuell betätigen können willst dann muß die Mechanik der automatischen Betätigung ziemlich kompliziert sein. Der servo muß nähmlich 3 Positionen anfahren können: Schalter einschalten, Schalter ausschalten, und schalter für manuelle Betätigung freigeben.

Außerdem brauchen all diese Sensoren mind. 6V. Wo krieg ich denn 6V her? Klingt nach einem zusätzlichen Bauteil.

Die Spanungsversorgung mußt Du sowieso überdenken. Du mußt die Elektronik und auch den Servo versorgen.

Grüße Uwe

Je nach Schalter könnte der "nächstgrößere" Motor ein Kilo oder mehr auf die Waage bringen.

Mir fällt keine realistische Schaltung ohne Eingriff in die Netzspannung ein. Dann könnte man eine übliche Wechselschaltung (2 Schalter für 1 Lampe) aus dem bisherigen Schalter und einem Relais implementieren. Dabei läßt sich ein Strom- oder Spannungssensor integrieren, der den aktuellen Schaltzustand angibt.

Hi

Wenn DU zwei Servos benutzt, Jeweils über/unter dem Schalter und Diese sind, unbetätigt, mit Ihrem Servo-Horn press an der Wand?
Davon ab - vll. habe ich Das überlesen - wir reden hier von EINEM Schalter, Der die Zimmer-Lampe schaltet?
Also zwei definierte Schalter-Stellungen für An und Aus.

Zum AN-Schalten würde das Servo, wo die Wippe in AUS hoch steht, 180° fahren, die Wippe umdrücken und wieder in Grundstellung fahren.
Bei AUS, das Andere, gleicher Ablauf.
Da beide Servos in Ruhe nicht am Schalter anliegen, kannst Du den Schalter immer auch von Hand betätigen.

Ob Du mit einem Hall-Sensor aber die Wippenstellung sicher auslesen kannst - so viel Abstand/Weg macht die Wippe nicht - bzw. mach Mal ein Foto von dem Schalter, ob Der den Weg vll. doch bietet.

MfG

Wechselschaltung??
Als Sparwechsel (aka Kontroll-Wechselschaltung) könnte man das Kontroll-Birnchen abfragen.

Hallo,

zum Thema Kapazitive Näherungsschalter hab ich mal gegooglet. Ok die gibts eigendlich nur im Industriestandard 24 V DC bzw (6-30V) .

Dennoch würde ich das mal versuchen , sollte eigendlich gehen in Verbindung mit einem Step-up Regler für die Spannungsversorgung und am Ausgang ein Spannungsteiler um wieder auf 5 V runter zu kommen.

Sensor

Step-up Konverter

Eigendlich ist der Sensor zu groß 18X1mm , damit ist auch der Schaltabstand groß, besser wäre ein 12x1mm die sind aber nicht so üblich , also teurer.

Schaltabstand des einen Sensors ist mit 1-5mm angegeben. Wenn Du den so montierst das er einige mm von der Shaltwippe weg ist , sollte es moglich sein das er beide Zustände der Wippe erkennt. Meine Schalterwippe hat einen Hub von etwa 5mm . Ich kann mit nicht vorstellen das der Sensor eine Hyrerese von ca. 5mm hat. Also wenn die Wippe draussen ist stellt Du einen Abstand von 2mm ein. wenn er dann die andere Stellung hat sollte er um die 7mm Entfernung haben.

Hallo zusammen,

erstmal danke für die hilfreichen Tipps. Ich werde versuchen einen Hallsensor zu nutzen um die Schaltstellung zu lesen. Mal sehen ob das klappt.

Ich hab an folgendes Konstrukt gedacht:

Der Servo läuft mit 5V und der Sensor mit 3,3V - 5V.

Ich bastel das mal zusammen und werde sehen wie gut der Servo sich macht und ob der Sensor auf dieser kurzen Entfernung zuverlässig ist.

Ich konnte den Hub nicht sauber messen aber er ist seeehr gering, ca. 2-4mm.

Ich habe jedoch noch Fragen zu Schaltung:

Kann ich Sensor und Servo einfach den esp hängen? Also GND von Server und Sensor and GND vom Controller. Jeweils 5V vom Controller an Servo + Sensor. Und die Signalkabel einfach an passende Pins?
Habe noch nie mit Servos gearbeitet.
Einen Hallsensor hab ich bereits verbaut mit einem D1 mini. Dort habe ich jedoch am Signalkabel eine Schottkydiode (BAT 41) zwischengelötet. Ist das nötig?

gruß und danke!

Kann ich Sensor und Servo einfach den esp hängen? Also GND von Server und Sensor and GND vom Controller. Jeweils 5V vom Controller an Servo + Sensor. Und die Signalkabel einfach an passende Pins?

Nein. Verbinde +5V des Servos direkt mit der 5V Spannungsquelle.

Diode: Weiß nicht genau. Verträgt der D1 5V an seinen Eingängen?

Grüße Uwe

uwefed:
Nein. Verbinde +5V des Servos direkt mit der 5V Spannungsquelle.

Ich plane das Ding dauerhaft per USB anzutreiben. Der D1 Mini hat ja direkt ne USB Buchse.

Kann ich nicht einfach an den 5V Pin gehen? Der geht doch garnicht durch den yController sondern kommt direkt vom USB? Oder habe ich einen Denkfehler?
Ich könnte auch ein Kabel an die 5V des USB Eingangs löten, dass sollte doch soviel Strom liefen wie USB eben liefert?

uwefed:
Diode: Weiß nicht genau. Verträgt der D1 5V an seinen Eingängen?

Nein, kann er nicht :wink:

Zum Hall sensor (KY-003) finde ich irgendwie keine genauen Angaben. Laut Verkaufstext braucht er 3.3V - 5V aber im Datenblatt stehen 4,5V - 7V. Im Internet findet man unterschiedliche Erfarungen.

Also den Sensor, wie den Servo, irgendwo an 5V aber dann sind ja auch im Schaltzustand 5V auf dem Signalpin und das ist eine schlechte Idee?

Wie mache ich das nun? Laut google tut irgendwie jeder seinen Servo direkt an den 5V-Pin.

Ich würde gerne den Controller, Servo und Hall Sensor durch ein USB Kabel versorgen wollen und zwar auf saubere und elegante Weiße.

gruß und danke!

Hallo,

google mal nach D1mini Schaltplan ich sehe da eine Diode vom USB Stecker Richtung 5V pin. es gibt Pläne da ist ebenfalls noch eine Sicherung 0,5A mit drauf aber auch ohne hab ich gesehen.

Wenn dein Strom zu hoch wird kannst Du die Diode killen.

Schaltplan D1 mini

ja, das macht Sinn. Ob bei mir die Diode und/oder Sicherung drauf ist weiß ich gerade nicht, werde ich aber später mal checken!

Die Diode im Schaltplan ist ja nur dafür da, damit man keine Spannung auf USB legen kann und somit nicht das Netzteil/PC grillt. (laienhaft ausgedrückt)

Die Sicherung ist laut Schaltplan bei 500mA wie du bereits sagtest. Die Diode macht 1A mit laut Datenblatt.

Das führt mich zu einem Problem, dass ich nicht hab kommen sehen. Ich weiß also nicht wie ich das Ding mit Strom versorgen soll. Ich dachte ein USB Anschluss langt locker für Sensors, Controller und Servo.

Ich hab hier SG90 Servos. Stall current ist 650-700 mA und durchschnittlicher Verbrauch ist zwischen 100 und 550 mA (hier ist sich das Internet wieder uneinig). Dazu die 25mA des Hallsensors. Und der Controller wird auch weng was brauchen, also fast 1A durch yController, ein Servo und ein Sensors. Ich bin halbwegs schockiert über diesen Wert.

Ich frage mich wie andere Leute den Servo direkt am Board betreiben? Ne durchgebrannte 500mA Sicherung habe ich in noch keinem Video gesehen.

Wie versorge ich denn nun meinen Kram mit Strom?
Gibt es eine Platine (shield?) an der ich nen USB anschließen kann und dann die 3,3V bzw. 5V abgreifen kann und auf die Komponenten verteile?

Rentner:
Hallo,

google mal nach D1mini Schaltplan ich sehe da eine Diode vom USB Stecker Richtung 5V pin. es gibt Pläne da ist ebenfalls noch eine Sicherung 0,5A mit drauf aber auch ohne hab ich gesehen.

Wenn dein Strom zu hoch wird kannst Du die Diode killen.

Schaltplan D1 mini

michi3:
.....
Wie versorge ich denn nun meinen Kram mit Strom?
....

Indem du ein 5Volt Netzteil am 5 Volt-Pin anschließt, sowiean die anderen Teile, die 5 Volt benötigen.

GND nicht vergessen.

HotSystems:
Indem du ein 5Volt Netzteil am 5 Volt-Pin anschließt, sowiean die anderen Teile, die 5 Volt benötigen.

GND nicht vergessen.

logisch :wink:
Ich nehme die 5V für den Servo/Sensor zwischen Diode und Sicherung ab.

GNDs sind auch genug vorhanden.

Bleibt noch das Problem, dass das Hallsignal den Controller grillen wird. Ich müsste 5V auf 3,3V bringen. Krieg ich das mit ner einfachen Widerstandsschaltung hin oder ist das eher wenig empfehlenswert?

michi3:
logisch :wink:
Ich nehme die 5V für den Servo/Sensor zwischen Diode und Sicherung ab.

Warum fragst du danach, wenn es logisch für dich ist ?

Und Quatsch, ich sprach von einem zusätzlichen Netzteil, nicht USB.

Bleibt noch das Problem, dass das Hallsignal den Controller grillen wird. Ich müsste 5V auf 3,3V bringen. Krieg ich das mit ner einfachen Widerstandsschaltung hin oder ist das eher wenig empfehlenswert?

Nicht, wenn der Hallsensor auch mit 3,3Volt arbeitet.
Und es gibt Levelshifter, die sind für digitale Signale geeignet.

HotSystems:
Warum fragst du danach, wenn es logisch für dich ist ?

Es war mir ja erst klar nach deiner Antwort. :slight_smile:

HotSystems:
Und Quatsch, ich sprach von einem zusätzlichen Netzteil, nicht USB.

Was ist denn der Unterschied zwischen Netzteil und USB?

HotSystems:
Nicht, wenn der Hallsensor auch mit 3,3Volt arbeitet.
Und es gibt Levelshifter, die sind für digitale Signale geeignet.

Ob der Sensor mit 3,3V läuft sollte ja einfach rauszufinden sein. Kaputt gehen kann da ja nichts bei zu gringer Spannung?
Aber läuft bei 3,3V dann nicht noch mehr Strom durchs Signalkabel? Bei 5V lässt der Sensor ja schon doppelt soviel Strom durch wie der Pin zulässt. Gibt es sowas wie Levelshifter auch für Strom? :slight_smile:

michi3:
Was ist denn der Unterschied zwischen Netzteil und USB?

USB war nur bis 500 mA spezifiziert und so ist auch die Sicherung dimensioniert.
Dein Servo braucht mehr, also kannst Du nicht über USB einspeisen.
Das nochmal als Zusammenfassung, denn das wurde Dir schon gesagt.

Gruß Tommy

michi3:
Es war mir ja erst klar nach deiner Antwort. :slight_smile:

Ach so.....

Was ist denn der Unterschied zwischen Netzteil und USB?

Na, wenn du das nicht weißt, solltest du dich aber mal mit den Grundlagen beschäftigen.
USB ist jedenfalls kein Netzteil, kann aber in einigen Fällen einen geringen Strom zur Verfügung stellen.

Ob der Sensor mit 3,3V läuft sollte ja einfach rauszufinden sein. Kaputt gehen kann da ja nichts bei zu gringer Spannung?

Datenblatt dazu lesen, sollte helfen.

Aber läuft bei 3,3V dann nicht noch mehr Strom durchs Signalkabel? Bei 5V lässt der Sensor ja schon doppelt soviel Strom durch wie der Pin zulässt. Gibt es sowas wie Levelshifter auch für Strom? :slight_smile:

Wenn der Sensor für 3,3 Volt spezifiziert ist, sollte das egal sein.
Und wie der Name (Levelshifter) schon sagt, ist diese für Spannungen.
Für Strom brauchst du den nicht. Wenn erforderlich, gibt es da andere Lösungen.

Um eine genauere Aussage zu treffen, solltest du mal festlegen, welchen Sensor du einsetzen willst.
Meist liegt der Strombedarf eher im niedrigen Bereich.

Tommy56:
USB war nur bis 500 mA spezifiziert und so ist auch die Sicherung dimensioniert.
Dein Servo braucht mehr, also kannst Du nicht über USB einspeisen.
Das nochmal als Zusammenfassung, denn das wurde Dir schon gesagt.

HotSystems:
Na, wenn du das nicht weißt, solltest du dich aber mal mit den Grundlagen beschäftigen.
USB ist jedenfalls kein Netzteil, kann aber in einigen Fällen einen geringen Strom zur Verfügung stellen.

Vielleicht habe ich die wichtige Information vergessen, dass sich meine USB Netzteile nicht an den Standard halten. Diese schaffen bis zu 2,5A. :slight_smile:

HotSystems:
Datenblatt dazu lesen, sollte helfen.

HotSystems:
Wenn der Sensor für 3,3 Volt spezifiziert ist, sollte das egal sein.

HotSystems:
Um eine genauere Aussage zu treffen, solltest du mal festlegen, welchen Sensor du einsetzen willst.
Meist liegt der Strombedarf eher im niedrigen Bereich.

michi3:
Zum Hall sensor (KY-003) finde ich irgendwie keine genauen Angaben. Laut Verkaufstext braucht er 3.3V - 5V aber im Datenblatt stehen 4,5V - 7V 24V. Im Internet findet man unterschiedliche Erfarungen.

HotSystems:
Und wie der Name (Levelshifter) schon sagt, ist diese für Spannungen.
Für Strom brauchst du den nicht. Wenn erforderlich, gibt es da andere Lösungen.

Ich hab auch nicht nach Levelshiftern gefragt, sondern nach 'sowas wie Levelshifter'. :slight_smile:
Ist aber auch nicht wichtig. Beim Strom hab ich mich geirrt, der Sensor lässt wohl max. 9mA durch, das ich kein Problem für den Pin. Ob 3,3V nun reichen oder nicht werd ich sehen wenn ichs mal ausprobiert habe.

Bleibt noch das Problem, wo der Strom für den Servo herkommt. Zwei Netzteile für ein ~5W Produkt klingt einfach nicht richtig für mich.

michi3:
Vielleicht habe ich die wichtige Information vergessen, dass sich meine USB Netzteile nicht an den Standard halten. Diese schaffen bis zu 2,5A. :slight_smile:

Das hat nichts mit Standard zu tun.
Der USB-Port eines PC liefert max. 0,5 A (wurde dir auch schon geschrieben). Wenn deine Netzteile/Ladegeräte 2,5 A liefern, ist das gut für dich.

Ich hab auch nicht nach Levelshiftern gefragt, sondern nach ‘sowas wie Levelshifter’. :slight_smile:
Ist aber auch nicht wichtig. Beim Strom hab ich mich geirrt, der Sensor lässt wohl max. 9mA durch, das ich kein Problem für den Pin. Ob 3,3V nun reichen oder nicht werd ich sehen wenn ichs mal ausprobiert habe.

Schön, dass es plötzlich nicht wichtig ist.

Aber wichtig ist, dass du unbedingt Grundlagen lernen solltest.
Der Sensor lässt nicht max. 9mA durch, sondern der braucht die zum sicheren Betrieb.
Und du brauchst es nicht mit 3,3Volt probieren, einfach nur das Datenblatt lesen.

Bleibt noch das Problem, wo der Strom für den Servo herkommt. Zwei Netzteile für ein ~5W Produkt klingt einfach nicht richtig für mich.

Das hatte ich auch schon geschrieben, du musst einfach nur die Beiträge richtig lesen und verstehen.
Den Servo kannst du an das 5Volt-Netzteil anschließen, mit dem du deinen Wemos betreibst.