– Enthält Werbung und Affiliate Links –
Hannes zieht heute alle Register!
Das ist natürlich etwas für die Bastler unter uns, die die Technik bis aufs Allerletze ausreizen.
Oder die, die gerne nachbauen und ausprobieren.
Gyroskop
Achtung Nerd-Stuff – Dieser Beitrag ist nichts für Menschen, die sich nicht für moderne Technik interessieren. Voraussetzung für den Nachbau ist ein Raspberry Pi mit Home Assistant sowie ein Internet Router im smarten Wohnmobil. Wünsche viel Erfolg und Spass beim Nachbau.
Im zweiten Teil beschreibe ich nun, wie man den MPU6050 zusammen mit einem ESP32 ins Wohnmobil einbaut und damit in Home Assistant feststellen kann, ob das Wohnmobil gerade steht oder sich in einer der drei Achsen im Raum bewegt.
Gyroskop oder Kreiselinstrument
Damit wir überhaupt feststellen können, ob es Bewegung gibt und in welcher Abweichung zum Untergrund unser smartes Wohnmobil aufgestellt ist brauchen wir einen dafür passenden Sensor. Das ist ein Gyroskop oder auf Deutsch ein Kreiselinstrument. Auf dem Bild ist ein Gyroskop aus einem Flugzeug zu sehen. So etwas wäre natürlich für unser smartes Wohnmobil viel zu groß, zu schwer und zu teuer. Das geht heute viel kleiner und günstiger und jeder von Euch hat so einen Gyroskop Chip in seinem Smartphone.
Gyroskop aus einem Flugzeug
Hannes Grobe, CC BY-SA 2.5 https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5, via Wikimedia Commons
Ein Kreiselinstrument, auch Kreiselstabilisator oder Gyroskop (griechisch γύρος gyros, deutsch ‚Drehung‘ und σκοπεῖν skopein ‚sehen‘) genannt, ist ein rasch rotierender, rotationssymmetrischer Kreisel, der sich in einem beweglichen Lager dreht. Das Lager kann eine kardanische Aufhängung sein oder ein Rahmen in Form eines Käfigs (siehe Abbildung). Aufgrund der Drehimpulserhaltung weist der Kreisel ein hohes Beharrungsvermögen gegenüber Lageänderungen im Raum auf. Wird die Drehgeschwindigkeit zwischen Kreisel und Käfig gemessen, spricht man von einem Gyrometer. Gyroskope werden als Navigationsinstrumente sowie zur aktiven Lageregelung eingesetzt, insbesondere in der Luft- und Raumfahrt. Bei der Lageregelung von Raumflugkörpern wie Satelliten wird ausgenutzt, dass das Gesamtsystem aus Raumflugkörper und Gyroskop seinen Drehimpuls beibehält und somit durch Drehimpulsübertragung zwischen beiden die Lage gesteuert werden kann.
https://de.wikipedia.org/wiki/Kreiselinstrument
MPU6050 der Gyroskop-Sensor für das smarte Wohnmobil
Da Gyroskop-Sensoren inzwischen milliardenfach hergestellt und in den verschiedensten Geräten verbaut werden sind sie mittlerweile sehr günstig zu haben. Wer noch mehr zum Arduino-Sensor MPU6050 erfahren will, dem empfehle ich diesen Beitrag.
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- Kompatibel mit MPU-6050 Sensor Chip zur Lageregelung mit 3 Achsen und 6 Freiheitsgraden ermöglicht die exakte Positionierung im Raum
- Gleichzeitiger Abruf aller Werte möglich
- Dieses Produkt enthält ein E-Book, das nützliche Informationen über den Beginn Ihres Projekts enthält, es hilft bei einer schnellen Einrichtung und spart Zeit beim Konfigurationsprozess. Wir bieten eine Reihe von Anwendungsbeispielen, vollständige Installationsanleitungen und Bibliotheken.
Mit knapp sechs Euro ist der echt günstig und sehr leicht im Vergleich zu dem Teil aus dem Flugzeug. Dazu brauchen wir dann noch einen ESP32, auch eine Platine aus dem Arduino Umfeld. Der ESP32 wird das Gehirn und die Kommunikationszentrale für unser Gyroskop im smarten Wohnmobil. Wer nicht löten oder stecken will, besorgt sich noch die passenden Breakoutboards zum einstecken dazu. Da es im smarten Wohnmobil doch etwas wackeln kann ist eine sichere Verbindung zwischen Sensor und ESP32 sinnvoll.
- 2,4-GHz-Dual-Mode-WLAN und Bluetooth-Entwicklung mit 4 MB Flash. WICHTIG:Nur kompatibel mit 38 Pins esp32 breakout board (https://www.amazon.de/dp/B0B7L7NMNW; https://www.amazon.de/dp/B0B7L6617P). Gilt nicht für andere Versionen.
- Das Modul hat 38 Pins und leistungsstarkes, kleines Volumen. Unterstützt LWIP-Protokoll, Freertos.
- Unterstützt drei Modi: AP, STA, AP+STA-Koexistenzmodus.
- Kompatibel mit Arduino, Nodemcu und MicroPython, kann für die Arduino IDE und Lua programmiert werden, passt auf ein lötfreies Steckbrett, erleichtert Ihre Entwicklung.
- Der 2,4-GHz-WLAN- und Bluetooth-Dual-Mode-Chip verwendet die stromsparende 40-nm-Technologie, die den besten Stromverbrauch und die beste HF-Leistung aufweist, sicher und zuverlässig ist und sich leicht auf verschiedene Anwendungen erweitern lässt.
- WICHTIG: nur kompatibel mit der schmalen Version des esp32-Entwicklungsboards (38-polig) ohne Montageloch(https://www.amazon.de/dp/B0BMNZ99N7; https://www.amazon.de/dp/B0B7JP6VHR; https://www.amazon.de/dp/B0BMPSV1VS). Gilt nicht für andere Versionen.
- GPIO 1 IN 2: Das esp32 Bypass Board kann einen GPIO Pin des esp32 Entwicklungsboards auf zwei erweitern. Praktisch für die Wiederverwendung aller Pins in DIY Smart Home-Projekten. Eine hervorragende Alternative zum Breadboard.
- Sicher, zuverlässig: Die Erweiterungsplatine ist mit einer doppelten Schicht versehen, so dass ein Pin auf beiden Seiten verdrahtet ist. Stabil und sehr zuverlässig. Ausgezeichneter Kontakt und stabile Signalübertragung für Ihr esp32-Board.
- 2 Anschlusstypen: Stiftleiste und Schraubklemme. Wählen Sie sie einfach nach Ihrem Zweck aus.
- Aktualisierte Version: Im Vergleich zur vorherigen Version ist die Platine dieser Version komplett gelötet. Es ist nicht notwendig, Teile selbst zu löten, was sehr bequem zu verwenden ist.
Einsatzszenarien des MPU6050-Gyroskops
Was können wir denn alles mit diesem Sensor machen? Wie schon im letzten Blogpost beschrieben, können wir feststellen, ob unser smartes Wohnmobil gerade steht. Zusätzlich kann man den Gyroskopsensor noch für eine selbst gebaute Alarmanlage nutzen, denn er kann auch feststellen ob sich das abgestellte Wohnmobil bewegt, zum Beispiel wenn es angefahren, abgeschleppt oder gestohlen wird. Als Sahnehäubchen obendrauf misst das geniale Teil auch noch die Temperatur.
Einbindung in Home Assistant
Wie viele meiner Einbauten in das smarte Wohnmobil, ist die Umsetzung der Ausnivellierung per ESP32 und MPU6050 nicht meine Idee. Das hat in diesem Fall schon ein anderer Camper in seinem Fahrzeug umgesetzt, Chris von Vanomation hat dies auf seinem englischsprachigen Blog sauber dokumentiert.
Auch auf Github ist seine Umsetzung dokumentiert. Darüberhinaus gibt es auch die Möglichkeit den MPU an die Inet2MQTT-Lösung von Dr. Magnus Christ anzuschließen. Ihr müsst dann nur noch ein Bild vom Heck und der Fahrerseite Euers smarten Wohnmobils machen und die gegen die Bilder vom Kastenwagen austauschen und schon habt Ihr eine personalisierte Anzeige wie gerade Euer Wohnmobil steht. Geholfen hat mir auch Michael aus der WomoLIN Community auf Telegram, die ich nur wärmstens empfehlen kann.
*Die hier verwendeten Links (auch in den Amazon Boxen) sind Provisions-Links, auch Affiliate-Links genannt. Wenn Sie auf einen solchen Link klicken und auf der Zielseite etwas kaufen, bekommen wir vom betreffenden Anbieter oder Online-Shop eine Vermittlerprovision. Es entstehen für Sie keine Nachteile beim Kauf oder Preis.
Hannes Schleeh
Autor bei Womo.blog
Technik-Nerd und Smarthome Profi
www.schleeh.de
12 Responses
Damit ich mitbekomme wenn jemand kommentiert.
Gruß Hannes
Man kann es auch übertreiben. Empfehle in Zukunft die Hose mit einer funkgesteuerten Beißzange hinzu machen.
Die früheren Beiträge über Reparaturen waren da wesentlich sinnvoller. Womo Blog ist inzwischen zu einer reinen Verkaufsplattform abgestiegen Aber vermutlich verdient man damit mehr Geld
Lieber Ernst,
ich gebe diesen Kommentar frei, damit jeder sieht, mit was ich mir hier rumschlagen muss.
Warum kannst du nicht Leben und leben lassen?
Wenn sich Leute einen Spaß daraus machen, Technik in die Wohnmobile einzubauen, dann ist das doch super und auf jeden Fall zu begrüßen, denn es bringt ihnen Freude und ist Hilfe im Alltag.
Dass dir das nicht gefällt, brauchst du dann nicht mitteilen, schon gar nicht mit dem Hinweis, dass Womo.blog zur „Verkaufsplattform“ abgestiegen ist. Was soll das?
Thema verfehlt, setzen, Sechs!
Tu mir einen Gefallen und leb deinen persönlichen Frust doch einfach bei dir daheim aus und trage ihn nicht ins Internet und verunglimpfe nicht andere, die du weder kennst noch deren Arbeit du einschätzen kannst.
Hallo Hannes,
vielen Dank für deine vielen Anregungen!
Den Tilt Sensor habe ich umgesetzt. Leider ist der (oder nur mein?) etwas „noisy“, bringt also keine statischen, sondern bei jeder Messung etwas, eigentlich unerheblich, abweichende Werte.
Das führt dazu, dass das Womo Bild immer etwas schwankt.
Für die lokale Anzeige und Nutzung weniger schlimm, aber..
Bei 200ms Abtastrate und 2 Werten sind dies 10 Werte/Sekunde.
Nun speichert HA alle Werte eine zeitlang in seiner DB, meine DB ist dadurch erheblich gewachsen.
Gleichzeitig repliziere ich das Womo HA zum Heim HA.
Das Replikatsvolumen ist um 500MB / Nacht gestiegen.
Aktuell suche ich nach einer Lösung, die Lage Werte nur bei Bedarf für 5 Minuten zu aktivieren.
Hast du dazu eine Idee?
Hallo Andreas,
da habe ich ad hoc leider keine Idee. Muss mir das mal in meiner Installation näher anschauen. 500MB / Nacht ist eine Hausnummer!!
Gruß Hannes
Hallo Andreas,
Du könntest in der ESP32.yaml des VanTilt den Wert „send_every“ mal erhöhen, dann sollte er weniger oft senden.
Tipp ohne Gewähr, habe es nicht getestet, da bei mir der Datenanfall keine Probleme macht.
sensor:
– platform: mpu6050
address: 0x68
accel_x:
id: accel_x
name: „MPU6050 Accel X“
filters:
– sliding_window_moving_average:
window_size: 15
send_every: 15
accel_y:
id: accel_y
name: „MPU6050 Accel Y“
filters:
– sliding_window_moving_average:
window_size: 15
send_every: 15
Hallo Hannes,
Ja, ohne zufällige Blicke auf das verbrauchte LTE Volumen wäre mir das auch nicht aufgefallen 🙂
Der „– sliding_window_moving_average:“ Filter direkt auf dem ESP ist ein gute Idee, ich hatte dies bisher mit „Hilfs“-Entitäten und einem Tiefpassfilter im HA configuration.yaml geglättet.
Hilfsweise habe ich erstmal das „update_interval:“ des Sensors von 200ms auf 2000ms erhöht, um die Datenflut zu reduzieren.
Blöd ist nur, dass mir dies beim ausrichten auf den Keilen zu selten (mit „send_every: 15“ dann alle 30 Sekunden) neue Werte sendet, aber dennoch 24/7 permanent Daten spammt.
Daher suche ich einen Weg, die Abtastrate „auf Knopfdruck im HA“ für 5 – 10 Minuten zu erhöhen und den Sensor ansonsten eher ruhen zu lassen.
Danke für deinen Hinweis, ich grübel dann mal weiter 🙂
LG
Andreas
Hallo Andreas,
mit einem Relais vor dem ESP32 könnte man diesen nur dann einschalten, wenn man das Wohnmobil gerade stellen will.
Gruß Hannes
Ich würde dir empfehlen, die Tastrate beim sliding average kurz zu belassen und einen delta Filter nachzuschalten. Der sorgt dafür, dass sogar gar kein traffic entsteht, solange sich nichts bewegt. Und reagiert bei den Keilen sofort.
Hallo Stefan,
danke für den Tipp. Hast Du ein Code Beispiel für den Delta Filter, damit sich andere User vorstellen können wie das umgesetzt werden kann.
Gruß Hannes
Hallo Andreas,
hier eine Definition der Befehle in der YAML-Datei:
In einer YAML-Datei bedeutet dieser Code, dass die Größe des Fensters 15 und die Sendefrequenz 15 beträgt.
window_size: Die Größe des Fensters ist die Anzahl der Datensätze, die vor dem Senden des Datensatzes gesammelt werden. In diesem Fall werden 15 Datensätze gesammelt, bevor sie gesendet werden.
send_every: Die Sendefrequenz ist die Anzahl der Sekunden, die zwischen den Sendevorgängen liegen. In diesem Fall werden die Datensätze alle 15 Sekunden gesendet.
Letzteres mal auf 60 oder noch höher setzen, dann dürfte der Datenstrom weniger werden. Auf der anderen Seite musst Du dann natürlich statt 15 Sekunden, eine ganze Minute auf eine Neuberechnung warten.
Gruß Hannes
Hallo Hannes,
nach dreimal um die Ecke denken, habe ich eine (sicher nicht dem Prinzip KISS entsprechende oder gar elegante, aber für mich funktionierende) Lösung gefunden.
Ausgangslage:
Auf beiden HA Installationen läuft eh schon MQTT und Node-Red, das HA Womo (aka Kai-Uwe) repliziert alle Werte mittels „Remote Homeassistant“ zum HA Daheim.
Im „Remote Home-Assistant“ kann man Entitäten von der Replikation ausschließen, allerdings werden leider keine „Button“ Entitäten repliziert.
Ziel:
Bei Bedarf, aber nicht permanent, sollen sehr eng getaktete Daten im Frontend des HA „Daheim“ vorliegen.
Lösung:
1. Der Sensor ermittelt alle 200ms die Werte, glättet sie über 10 Werte und sendet jeden 5. Wert zum HA Kai-Uwe (= 1 Wert/Sekunde)
2. Im HA Kai-Uwe werden diese Beschleunigungswerte (sensor.kai_uwe_lagesensor_mpu6050_achse_x / sensor.kai_uwe_lagesensor_mpu6050_achse_y) auf Lagewerte umgerechnet und in den Entitäten sensor.y_achse / sensor.x_achse abgebildet.
Diese vier Entitäten sind von der Replikation per „Remote Home-Assistant“ ausgenommen, landen also nicht mehr sekündlich via LTE im HA Daheim.
3. Im HA Kai-Uwe sind 2 MQTT-Sensoren „kai-uwe_lagesensor_x_lr“ & „kai-uwe_lagesensor_y_vh“ sowie ein MQTT-Button „kai-uwe_lagesensor_aktivieren“ angelegt.
4. Ein Flow im Node-Red Kai-Uwe ruft nach Druck auf den Knopf 5 Minuten lang die Lagedaten der Entitäten sensor.y_achse / sensor.x_achse ab und kopiert sie in die MQTT-Sensoren „kai-uwe_lagesensor_x_lr / kai-uwe_lagesensor_y_vh“, nach Ablauf wird einmal ein Nullwert gesendet.
DIESE beiden Sensoren werden nun repliziert und stehen beiden HA Instanzen zur Verfügung.
5. Um dies vom HA Daheim ebenfalls auszulösen, wurde auch dort ein MQTT-Button angelegt, dessen Wert von Node-Red Daheim an den MQTT-Server Kai-Uwe gesendet wird. Dieser Button liegt im Lovelace direkt neben der Tilt-Kachel.
Ein Druck darauf liefert mir nun 5 Minuten lang eng getaktete Daten, nach Ablauf der Zeit einmal Null-Werte und Kai-Uwe steht auf dem Display wieder gerade 😉
ToDo:
Die Sensoren sensor.kai_uwe_lagesensor_mpu6050_achse_x / sensor.kai_uwe_lagesensor_mpu6050_achse_y / sensor.y_achse / sensor.x_achse sollten von der lokalen Speicherung im HA Kai-Uwe ausgenommen werden, um die HA Datenbank zu entlasten.
Diese Lösung (eher Problem-Umgehung :)) hier in den Kommentaren zu dokumentieren sprengt den Rahmen.
Schreibt bei Interesse hier einen Kommentar, oder sprecht mich in der Telegramgruppe https://t.me/smartwomoha an.
LG Andreas