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14. Smart Home: Geräte ein-/ausschalten

In Zukunft werden die meisten elektrischen Einrichtungen bei dir zu Hause durch Mikrocontroller gesteuert sein und drahtlos miteinander kommunizieren.


WICHTIGE WARNUNG

 

Beim Schalten von Geräten, die mit der Netzspannung von 230V betrieben sind, ist äusserte Vorsicht nötig. Berührungen mit stromführenden Leitern und Fehlschaltungen können Spannungsschläge verursachen, die zum Tod führen. 

Keine Gefahr besteht beim Schalten von Geräten, die mit Spannungen unter 30 V betrieben werden, also z.B. Niederspannungs-LED-Lampen (gewöhnlich 12V) Modelleisenbahn (Märklin 16V), Niederspannungs-Aquarienpumpen (12V), Niederspannung-Wasserventile (12V oder 24V), usw. Die Niederspannung kannst du beispielsweise aus einem Steckernetzteil oder einem geschlossenen elektronischen oder Spulentransformator beziehen, bei denen du nur Zugang zum Niederspannungsteil hast.

Ungefährliche geschlossene Netzgeräte:

Achtung: Selbst Einbau eines Netzanschlusskabels bei nicht gekapselten Transformatoren ist gefährlich und darf nur unter Anleitung und Aufsicht einer Person durchgeführt werden, die professionelle Erfahrung im Umgang mit Hochspannungen hat. Der Transformator muss vor der Inbetriebnahme berührungssicher geschlossen werden. 

Anmerkung: Für das direkte Schalten der Netzspannung kann man ein Relais in ein Schaltuhrgehäuse einbauen. Eine Anleitung für professionelle Nutzer findet man unter Einbau von Relaismodulen.

Beispiel 1: Schalten einer 12V-LED-Leuchte oder eines 12V-LED-Stripes (Streifen)
Für Niederspannungs-LED-Lampen ist ein spezieller LED-Transformator nötig (stabilisierte Spannung). Zum Schalten der 12V-Versorgung verwendet man am einfachsten ein Relais-Modul, das über einen digitalen Port angesteuert wird. Der micro:bit kann aber nur Ströme bis max. 5 mA schalten, was zur direkten Ansteuerung von Relais nicht genügt. Es wird daher ein billiges Grove-Relais-Modul von Seed verwendet, mit dem die Ansteuerung über einen eingebauten Treiber erfolgt (Bezugsquellen: www.distrelec.ch, www.mouser.com, www.reichelt.de, diverse Maker-Shops).

Das Relais wird in Serie zur Lampe geschaltet und unterbricht im offenen Zustand  die 12 V-Versorgung.

Mit dem folgenden Programm wird die LED-Lampe zu Testzwecken je 10 Sekunden ein und wieder ausgeschaltet. Der Relais-Eingang ist an P0 angeschlossen.

# SmarHome1.py
from microbit import *

while True:
    pin0.write_digital(0)
    sleep(10000)
    pin0.write_digital(1)
    sleep(10000)
► In Zwischenablage kopieren
 

 

Erklärungen zum Programmcode:

pin0.write_digital(0): Schaltet P0 tief und das Relais öffnet
pin0.write_digital(1): Schaltet P0 hoch und das Relais schliesst

Analog kann man ein beliebiges Niederspannungsgerät ein-/ausschalten.


Beispiel 2
: Eine automatische Lampensteuerung

Mit einem Lichtsensor am Port P1 kann man bereits eine einfache Lichtsteuerung bauen, bei der das Licht bei Dunkelheit automatisch eingeschaltet wird. Als Lichtsensor dient hier ein einfacher LDR (Light Dependent Resistor), der wie folgt beschaltet wird:

# SmartHome2.py
from microbit import *

pin1.write_digital(0)

while True:
    v = pin0.read_analog()
    print(v)
    if v < 200:
        pin1.write_digital(1)
        display.show(Image.YES)
    if v > 250:
        pin1.write_digital(0)
        display.show(Image.NO)
    sleep(100)
► In Zwischenablage kopieren

Erklärungen zum Programmcode:

if v < 200, if v > 250: Es werden zwei verschieden Schwellen verwendet, um das Licht ein-, bzw. auszuschalten. Damit vermeidet man ein flackerndes Ein-/Ausschalten, da der Lichtpegel leicht schwanken kann.