Shelly mit Geräuscherkennung (Klingelsignal bei Busanlagen)

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  • In dem Beitrag "Uni mit Haustelefon, keine Klingel/Gong sondern Lautsprecher" wurde gezeigt, wie eine Baugruppe ("Analog Sound Sensor") von Makershop mit einem Shelly UNI gekoppelt werden kann. Nachteilig dabei ist, daß die Baugruppe mit 4 bis 6V DC versorgt werden muß. Ein anderer Nachteil ist, daß es falsch positive Meldungen geben kann, weil das Soundmodul durch spielende Kinder oder einen bellenden Hund getriggert wird. Dies ist bei der Lösung in diesem Thread nicht anders!


    Die Fragestellung für diesen Beitrag lautet: "Kann der Sound Sensor auch am Shelly Add-On angeschlossen und gespeist werden?" Weil der Add-On eine Spannung von knapp 5V DC bereitstellt, wäre damit eine Versorgung des Sound Sensors attraktiv.


    Zunächst wurde die Frage der Stromversorgung geklärt: Der Sound Sensor benötigt bei Speisung mit 5V etwa 6,8mA Betriebsstrom. Diesen Strom liefert das Add-On problemlos. Bei einem direkten Anschaltetest (roter Draht an Klemme +, schwarzer Draht an Klemme G, gelber Draht an Klemme DO) konnte der externe Eingang am Add-On nicht aktiviert werden. Das liegt daran, daß der Sound Sensor ein "active high"-Signal an Klemme DO liefert, der Add-On jedoch ein "active low" erwartet: Etwa 800µA müssen aus dem gelben Draht nach Masse fließen, damit der externe Eingang getriggert wird. Würde sich der Aufwand eines zusätzlichen Transistors ("open collector") zwischen Sound Sensor und Add-On lohnen?


    Ein Blick auf die Innenschaltung des Sound Sensors zeigt, daß es auch einfacher geht:


    image4.jpeg


    IC U1 ist ein zweifacher Komparator (LRC393). Die als Zenerdioden dargestellten Bauteile R2 und R6 haben messtechnisch Dioden-Charakter, sind jedoch auch keine wirklichen Zenerdioden: Markiert mit "D1D", sehen sie aus wie normale SMD-Widerstände, teilen jedoch die Betriebsspannung genau um die Hälfte. Damit wird die Hilfsspannung UB erzeugt, damit der Komparator in "single rail"-Anordnung betrieben werden kann.

    Die Schaltung ist relativ simpel: Der erste Komparator detektiert die vom Mikrofon aufgenommene Geräuschspannung: Beim Überschreiten des Schwellwertes, der mit dem Trimmer VR1 eingestellt werden kann, geht der Ausgang auf "high". Dieses Signal kann an Pin "DO" abgegriffen werden. Der zweite Komparator dient ausschließlich zur Ansteuerung der LED2. Und hier ist der Ansatz zur Ansteuerung des Add-On: Ein "active low"-Signal kann an Pin7 des IC abgegriffen werden!


    Der Umbau sieht so aus:


    image5b.jpg


    Zwischen Pin 4 (GND) und Pin7 (Out2) des IC wurde ein Tantal-Elko angeordnet, der die Ausgangsimpulse verlängert. Der (überflüssige) Analogausgang (AO) wurde abgetrennt und der zweite Digitalausgang "DO invertiert" dort aufgelegt. Dies ist mit den gestrichelt gezeichneten Verbindungen im Schaltbild angedeutet.


    Jetzt kann der Sound Sensor an den Shelly 1 mit Add-On angeschlossen werden:


    image6.jpeg


    Wie der Shelly 1 gespeist wird ist völlig belanglos, weil das Add-On für Potentialfreiheit sorgt. Der externe Switch muß in den "Einstellungen" aktiviert werden. Möchte man das Relais des Shelly mit diesem Signal schalten, so ist das entsprechende Häkchen zu setzen. Leider wirkt die Einstellung "Activation Switch" (in "Button Type") nicht auf den externen Switch, sodaß bei rhythmischen Klingelsignalen immer mehrere Trigger erfolgen .


    Hier nochmals der Hinweis zur Einstellung des Trimmpotis: Die Einstellung des Schwellwerts ist etwas knifflig: Bei meinem Exemplar leuchtete LED2 dauerhaft. In diesem Fall dreht man das Trimmpoti so lange gegen den Uhrzeigersinn, bis LED2 erlischt. Dann kann man vorsichtig mittels Drehen im Uhrzeigersinn den Punkt der höchsten Empfindlichkeit suchen. Überschritten ist dieser Punkt, wenn LED2 dauerhaft leuchtet. Dann muß man wieder etwas zurückdrehen...


    Falls sich jemand den Umbau nicht zutraut, führe ich das gerne gegen Unkostenerstattung aus: Zweckmässig wäre dann, daß ich den Sound Sensor beschaffe, damit Portokosten eingespart werden.

    „Habt Geduld. Alle Dinge sind schwierig, bevor sie einfach werden!“ (aus Frankreich)


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    Edited 4 times, last by thgoebel ().

  • Ich weiß nicht ob das realistisch ist, aber vielleicht als Vorschlag:


    ist es möglich ein Piezo Sensor zu verwenden und an das Lautsprechergehäuse zu montieren? Möglicherweise würde das Fehlauslösungen reduzieren?

  • Sound Sensor und das Elektretmikrofon sind eine Einheit. Möchte man ein anderes Mikrofon verwenden, müsste das zugekauft und angepasst werden. Möglich ist das sicherlich…


    Nachtrag: Das Elektret-Mikro des Sound Sensors ist körperschall-empfindlich, wie ein Klopftest ergab. Klebt man es daher mit Schmelzkleber auf den Lautsprecher der Türstation, wird vermutlich der Körperschall des Lautsprechers verstärkt aufgenommen. Das könnte helfen, Fremdgeräusche zu unterdrücken.

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    Edited once, last by thgoebel ().

  • Programmvorschau: Werde morgen testen, ob der Sound Sensor direkt kapazitiv an den Lautsprecher einer Türstation zu koppeln ist. Dann wäre die Fehlerquelle durch Störgeräusche wesentlich vermindert. Der Lautsprecher nimmt zwar ebenfalls Geräusche auf, jedoch mit wesentlich niedrigerem Pegel als das Mikrofon…

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  • Touch nicht :D aber einen Knock/Klopf :D

  • Der Test mit einer kapazitiven Kopplung des Sound Sensors von makershop.de war erfolgreich. Man lötet das Mikrofon des Sound Sensors aus und ergänzt die links gelb dargestellten Bauteile:


    pasted-from-clipboard.jpg


    Die beiden Punkte „M“ stellen die Lötpunkte des Elektretmikrofons auf der Leiterplatte des Sound Sensors dar. Für den Anschaltetest an der Türstation baut man zunächst ein Trimmpoti mit 50kΩ ein, sowie die beiden Koppelkondensatoren (je 0,47μF). L stellt des Lautsprecher der Türstation dar. In meinem Fall war das ein 8Ω-Lautsprecher. Mit dem Trimmpoti des Sound Sensors stellt man zunächst den Punkt der max. Empfindlichkeit ein, wie in diesem Thread beschrieben. Anschließend betätigt man die Klingel und stellt den 50kΩ-Trimmer so ein, daß eine gute Erkennung erreicht wird. Die LED2 auf dem Sound Sensor hilft dabei. Hat man die richtige Einstellung gefunden, könnte das 50kΩ-Trimmpoti durch zwei Festwiderstände ersetzt werden. Der Gesamtwiderstand zwischen den Punkten „M“ sollte etwa 50kΩ betragen, um den korrekten Arbeitspunkt des Komparators zu gewährleisten.


    Damit wäre falsch positive Erkennung des Klingelsignals stark vermindert. Bei sehr lauter Umgebung könnte der Lautsprecher der Türstation immer noch Geräusche aufnehmen und den Sound Sensor triggern. Das muß dann aber wirklich sehr laut sein!

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    Edited 5 times, last by thgoebel ().

  • Hallo thgoebel Thomas, hast Du trickreich gelöst :thumbup:

    "Flüstermodus an", Du hast das Schaltbild geändert. ;)

    Im Text steht noch der 10 Ohm , 5k Trimmer.... und nicht 50k.

    Das Modul hat einen AO, das ist bestimmt der am Eingang, der zweite "DO Strich" ist bestimmt der DO vom Modul.

    (OC Ausgang) Der erste DO ist bestimmt nur intern.

    Der extra Kondensator am DO ist sinnvoll, der LM393 wird typischerweise (dummerweise) ohne Hysterese in den mini-Modulen verschaltet.

    Der neigt an der Schaltschwelle zum "Schwingen"

    "Flüstermodus aus" ;)

    Ein paar Kondensatoren hat der Hersteller eingespart (UB 1/2) ?(

  • Ja, Rolf, ich habe das Schaltbild geändert: Im wesentlichen ging es mir darum, den Eingangskreis hochohmiger zu machen, damit kleinere Koppelkondensatoren verwendet werden können. Die 2,2μF in Folienausführung bauten recht klobig - und Tantal wollte ich vermeiden. Die 10Ω als Schutzwiderstand für den Tongenerator der Sprechstelle ist mit den kleinen Koppelkondensatoren nicht mehr erforderlich.

    Danke, daß Du mich an den alten Text erinnert hast - habe nachgebessert.


    Zu den Ausgängen: Der invertierte Digitalausgang ist nur bei Anschluss an Shelly 1 mit Add-On erforderlich - hier braucht man ein „low“-Signal. Habe dafür den Analog-Ausgang (der völlig nichtsnutzig ist) mißbraucht. Bei Anschluss an Shelly UNI kann man sich diese Arbeit sparen - hier reicht das Signal („high“) am Ausgang DO aus.


    Was Du damit

    Ein paar Kondensatoren hat der Hersteller eingespart (UB 1/2) ?(

    sagen willst, leuchtet mir nicht recht ein!?

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  • Bei 1/2 UB für den NI Eingang aus den UB für den LM393, also an den ZD, oder doch nur R6 & R2?, wenn ich das richtig sehe, gehört ein Kondensator zw. 1/2 UB und GND ;)

    Meist um die 10µF, bei Widerständen oft größer.

    Ist dem Preis geschuldet ;)

    Das mit Folienkondensatoren ist ok, müsste auch "Niederohmig" bei 1 µF Folie noch gehen.

    (Evtl. Keramic, sind kaum größer, ich habe 10µF in "Tropfenform", 5mm RM )

    Du brauchst ja keine x00Hz abfragen.

    Obwohl... in billig Boxen bauen die normale Elkos ein (+ zur Quelle) ;)

  • Wie ich bereits erwähnte, sehen R2 und R6 zwar wie Widerstände aus, haben jedoch eine andere Beschriftung („D1D“) und zeigen am Bauteiltester Dioden-Charakter. Habe leider nicht eruieren können, was das für Bauteile sind. Sie teilen (wie eine unbelasteter R-Spannungsteiler) die Betriebsspannung um die Hälfte und sorgen so für den fiktiven GND-Level.


    Die Koppelkondensatoren habe ich in 0,47μF und Folienausführung im Vorrat. Diese bauen auch klein - siehe Foto vom Muster…

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    Edited once, last by thgoebel ().