möchte­gern­geek

Ich habe mir ein analoges Voltmeter zugelegt und möchte es als Thermometer benutzen.

Da der Widerstand von Metallen mit der Temperatur steigt, kann man Temperatur relativ gut messen, indem man einen kalibrierten Widerstand misst. Daher kann man theoretisch mit einem Multimeter auch die Temperatur messen. (In der Praxis wird dies bei Multimetern allerdings in der Regel mithilfe eines anderen Effektes erledigt.)

Da ich mir aber keine Gedanken darüber machen möchte, wie ich eine Schaltung aussehen müsste, um \(15°\mathrm{C}\) in \(1.5 \mathrm{V}\) umzusetzen (vielleicht würde eine Brückenschaltung funktionieren?), wähle ich den einfachen Weg mit einer Reihe integrierter Schaltkreise und einem Microcontroller.

Hier ist ein günstiger DS18B20 Temperatursensor, der von einem ESP8266 ausgelesen wird. Dieser steuert dann einen MCP4725 Digital-Analog-Wandler so an, dass er eine Spannung ausgibt, deren Wert in Volt ein Zehntel der gemessenen Temperatur ist. Diese Spannung wird dann von meinem alten Voltmeter gemessen und angezeigt. Hier ist es also gerade \(24°\mathrm{C}\).

Hier ist übrigens der simple Code, der beispielsweise mit der Arduino IDE auf einen ESP8266 geflasht werden kann:

#include <Wire.h>
#include <Adafruit_MCP4725.h>
#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>

#define ONE_WIRE_BUS D4
#define MCP4725In A0

Adafruit_MCP4725 MCP4725;

OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);
DallasTemperature DS18B20(&oneWire);

void setup() {
    Serial.begin(9600);

    DS18B20.begin();
    // 0x60 is the I2C address of my MCP4725A0
    MCP4725.begin(0x60);
}

float getTemperature() {
    float temp;
    do {
      DS18B20.requestTemperatures();
      temp = DS18B20.getTempCByIndex(0);
      delay(100);
    } while (temp == 85.0 || temp == (-127.0));
    return temp;
}

void setVoltage(float value) {
    value /= 10;
    float voltageOut = value*4096/3.3;
    MCP4725.setVoltage(voltageOut, false);

    // read it for testing and maybe calibrating
    int adcInput = analogRead(MCP4725In);
    float voltageIn = (adcInput * 3.3 )/ 1024.0;
    Serial.print("Expected Voltage: ");
    Serial.println(value, 3);

    Serial.print("Measured Voltage: ");
    Serial.println(voltageIn, 3);
}

void loop() {

    float temperature = getTemperature();
    setVoltage(temperature);

    // send temperature to the serial console
    dtostrf(temperature, 2, 2, temperatureString);
    Serial.println(temperatureString);

    delay(1e3);
}

Ich habe seit langem einen Beamer statt eines Fernsehers, was einige Vorteile mit sich bringt: ein sehr großes Bild, kein im Weg stehender Fernseher und die perfekte Motivation Hausautomatisierung in Angriff zu nehmen. Schließlich ist der Ablauf, bevor ein Film starten kann, durchaus aufwendig:

1. Die Jalousien werden geschlossen.
2. Die Leinwand fährt herunter.
3. Der AV-Receiver wird angeschaltet.
4. Der Beamer startet.

Tatsächlich hatte ich vor Jahren einen selbstgeschriebenen Python-Server auf einem Raspberry Pi aufgesetzt, der diese Steuerung übernommen hat. Aber vor kurzem habe ich ihn ersetzt durch die Anbindung von einem ESP 8266 mittels ESP Home an Home Assistant. In meinem Setup kommt von Infrarot (IR) Fernbedienung über 433 MHz Funk (RF) und Transistoren, die über Fernbedienungskontakte gelötet sind, bis zu einer seriellen RS232 Schnittstelle alles vor. Es sollte also für jeden Leser etwas dabei sein.

Die Jalousien

Meine Jalousien wurden ursprünglich per Hand mit einem Gurt geöffnet und geschlossen. Der einfachste Weg solche Rollläden weniger manuell zu machen, sind nachrüstbare Gurtwickler, die die Muskelkraft durch einen Servomotor ersetzen. Ich habe mir einen relativ günstigen elektrischen Gurtwickler mit einer 433 MHz Fernbedienung gekauft. Der Plan war eigentlich mit einem 433 MHz Receiver die Signale aufzuzeichnen und danach mit einem Sender wieder zu schicken.

Blöderweise hat sich (unter Verwendung von Audacity als Offline-Oszilloskop) herausgestellt, dass sich das Signal bei jedem Knopfdruck ändert — anscheinend nutzen meine Gurtwickler ein Protokoll mit Schlüssel, was beispielsweise für sicherheitsrelevante Anwendungen wie Garagentore verwendet wird.

Die einfache Lösung dafür ist, die Fernbedienung auseinander zu bauen und die Taster, die normalerweise per Hand ausgelöst werden, mit Transistoren zu überbrücken, die dann über GPIO Pins ausgelöst werden können.

Und die Konfiguration in ESP Home ist selbsterklärend.

output:
  - platform: gpio
    id: blinds_up_pin
    pin: D7

button:
  - platform: output
    id: blinds_up
    name: Jalusinen hoch
    icon: "mdi:roller-shade"
    output: blinds_up_pin
    duration: 300ms
# skipped blinds down

Die Leinwand

Motorisierte Leinwände haben oft einen Eingang für einen 3,5 mm Klinkenstecker, den man direkt mit dem Beamer verbinden kann. Leider nicht die Leinwand, die ich habe. Aber halb so schlimm, denn sie hat eine Funkfernbedienung und ich habe ja noch die 433 MHz Hardware, die für die Jalousien gedacht waren. Und tatsächlich nutzt meine Leinwand ein simples Protokoll — aber auf 315 Mhz.

Sobald wir also einen 315 MHz Transmitter und Receiver haben, können wir die Codes aufzeichnen und die ESP Home Konfiguration anpassen. Dafür definieren wir einen remote_transmitter für den passenden GPIO Pin und einen switch, der den Code für „herunter fahren“ sendet, die passende Zeit wartet und dann den Code für „stopp“ sendet. Eine Stolperfalle ist, dass der Code mittels repeat mehrmals gesendet werden muss.

remote_receiver:
  - id: RF315_Recv
    pin:
      number: D5
      inverted: yes
      mode: INPUT_PULLUP
    dump: all

remote_transmitter:
  - id: RF315
    pin: D1
    carrier_duty_percent: 100%

switch:
  - platform: template
    name: Screen
    icon: "mdi:projector-screen"
    optimistic: true
    turn_on_action:
      - remote_transmitter.transmit_rc_switch_raw:
          transmitter_id: RF315
          code: '000110110111100111000100'
          protocol: 1
          repeat:
            times: 10
            wait_time: 0s
      - delay: 39.0s
      - remote_transmitter.transmit_rc_switch_raw:
          transmitter_id: RF315
          code: '000110110111100111001000'
          protocol: 1
          repeat:
            times: 10
            wait_time: 0s
    # turn_off_action skipped

Der AV-Receiver

Dies ist die erste Komponente, die nach Plan läuft: Der AV-Receiver hat eine IR Fernbedienung und der Hersteller veröffentlicht die Codes sogar selbst, sodass ich mir das Aufzeichnen sparen kann. Falls man diesen Luxus nicht that, kann man an den ESP einen IR Receiver wie einen TSOP 4838 anschließen und mit dem remote_receiver auswerten.

Um die Signale zu senden, reicht eine Infrarotdiode, die ich über einen Transistor schalte.

Für ESP Home müssen wir einen weiteren remote_transmitter definieren. Damit die Codes über die IR Diode und nicht über den RF Sender verschickt werden, müssen wir dem Transmitter eine Id zuweisen und diese später mit transmitter_id referenzieren.

remote_transmitter:
  - id: IR
    pin: D2
    carrier_duty_percent: 50%

button:
  - platform: template
    id: av_on
    name: AV on
    icon: "mdi:audio-video"
    on_press:
      - remote_transmitter.transmit_pioneer:
          transmitter_id: IR
          rc_code_1: 0xA51A
          repeat:
            times: 2
# skipped other buttons

Der Beamer

Den Beamer könnte man natürlich auch per IR steuern, aber mein Modell, der BenQ W1070, hat eine RS232 Schnittstelle, die nicht nur etwas zuverlässiger als die Infrarotschnittstelle ist, sondern es auch erlaubt den aktuellen Zustand auszulesen. Dazu können wir bspw. einen MAX3232 an die UART Pins anschließen und die Beispielkonfiguration für den custom text_sensor aus der ESP Home Dokumentation kopieren.

logger:
  # disable logging over uart
  baud_rate: 0

uart:
  id: uart_bus
  tx_pin: 1
  rx_pin: 3
  # choose same value set in the projector settings
  baud_rate: 9600

text_sensor:
  # this needs the .h file from https://esphome.io/cookbook/uart_text_sensor.html
  - platform: custom
    lambda: |-
      auto my_custom_sensor = new UartReadLineSensor(id(uart_bus));
      App.register_component(my_custom_sensor);
      return {my_custom_sensor};
    text_sensors:
      id: "uart_readline"

switch:
  - platform: template
    name: "Projector Power"
    icon: "mdi:projector"
    lambda: |-
      if (id(uart_readline).state == "*POW=ON#") {
        return true;
      } else if(id(uart_readline).state == "*POW=OFF#") {
        return false;
      } else {
        return {};
      }
    turn_on_action:
      - uart.write: "\r*pow=on#\r"
    turn_off_action:
      - uart.write: "\r*pow=off#\r"

Fazit

Da dies doch eine ganze Menge Komponenten sind, die ich per Jumper-Kabel an den ESP geschlossen habe, ist noch ein Gehäuse nötig. Dazu nutze ich die beste Alternative zu einem 3D-Drucker: Lego!

Die Aufhängung des Beamers bietet dabei den optimalen Ort für eine provisorische Befestigung, die nahe am RS232-Eingang des Beamers ist und einen guten Blick auf den IR-Empfänger des AV-Receivers hat.

Die gesamte EPS-Home-Konfigurationsdatei steht auch als GitHub Gist bereit.

Das ganze Setup wird abgerundet von einem selbstgebauten Schalter (mit Cherry Blue Switches), um den Kinomodus zu starten und zu beenden, sowie Home-Assistant-Automatisierungen, die das Licht kontrollieren: Licht aus wenn der Film startet, Licht gedimmt, wenn er pausiert.

Wir alle kennen die Situation: Eine neue Idee, mit der wir unser bestehendes Projekt mit dem Namen alt erweitern, sodass wir sogleich im zugehörigen Repository ein Unterverzeichnis neueIdee anlegen. Die Idee stellt sich dann als so gut heraus, dass sie auch außerhalb des Projektes alt nützlich wäre. Es wäre also sehr sinnvoll ein neues Repository neu anzulegen, das nur den Inhalt des Unterverzeichnisses neueIdee enthalten soll. Tatsächlich scheint dieses Problem wohl so oft vorzukommen, dass es seit 2012 ein extra git Subcommand für diesen Zweck (und etwas kompliziertere Fälle) gibt: git subtree

Neues Repository aus einem Unterverzeichnis

alt/
├─ neueIdee/
│  ├─ lib.rs
├─ main.rs

Wir wechseln also in das Repository alt führen dort folgendes Kommando aus:

git subtree split --prefix=neueIdee/ --branch=nurNeueIdeeBranch

Dies erzeugt in diesem Repository zunächst einen neuen Branch nurNeueIdeeBranch, der nur den Inhalt von neueIdee hat — also ein anderes Wurzelverzeichnis. Dieser Branch enthält also eine neu geschriebene History, die nur aus Commits besteht, die (auch) Einfluss auf Dateien unterhalb von neueIdee hatten.

Nun können wir unser neues Repository neu anlegen und den soeben erzeugten Branch pullen.

cd .. ; mkdir neu ; cd neu
git init
git pull ../alt nurNeueIdeeBranch

Und schon haben wir ein neues Repository, das nur den gewünschten Inhalt hat.

alt/
├─ main.rs
neu/
├─ lib.rs

Möglicherweise wollen wir noch einen Commit im alten Repository tätigen, der das neueIdee Unterverzeichnis löscht. Möglicherweise müssen wir im neuen Repository noch Änderungen am Infrastrukturcode vornehmen.

Verschieben eines Unterverzeichnisses in ein bestehendes Repository

Womöglich fällt uns aber auch auf, dass der Code besser in ein anderes Repository statt eines Neuen passt? Vielleicht weil wir gerade dabei sind unseren Code in einem Monorepo zu sammeln? Auch kein Problem!

alt/
├─ neueIdee/
│  ├─ lib.rs
├─ main.rs
monorepo/
├─ project1/
├─ project2/

Wir haben oben bereits den nurNeueIdeeBranch erstellt, den wir nun in das Unterverzeichnis guteIdeedes Repositorys monorepo einfügen wollen. Auch hier hilft uns wieder git subtree weiter:

cd monorepo
git branch mitGuterIdeeBranch
git checkout mitGuterIdeeBranch
git subtree add --prefix=guteIdee/ ../alt nurNeueIdeeBranch

Sobald wir uns in dem neuen Branch mitGuterIdeeBranch überzeugt haben, dass alles zu unserer Zufriedenheit geklappt hat und wir möglicherweise noch Infrastrukturcode angepasst haben, können wir den Branch nach main mergen und sind fertig.

alt/
├─ neueIdee/
│  ├─ lib.rs
├─ main.rs
monorepo/
├─ project1/
├─ project2/
├─ guteIdee/
│  ├─ lib.rs