Stand: 20.07.2024   -   Startseite 

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     Ansicht einer komplett aufgebauten OpenDTU mit aufsteckbaren Frontrahmen und externer Antenne

Inspiriert von den Schilderungen eines Bekannten, der sein kleines "Balkonkraftwerk" (Photovoltaikanlage) mit einem Hoymiles-Wechselrichter (WR)
betreibt, entstand dieses modulare Konzept für die schnelle, einfache und sichere Verschaltung der Komponenten, die für den Aufbau und den Betrieb
einer OpenDTU erforderlich sind.

An dieser Stelle soll nur kurz auf die Dinge eingegangen werden, die für den Aufbau erforderlich sind. Weiterführende Hinweise und Quellenangaben
zu diesem Github-Projekt finden sich im "Handbuch DTU", einem Leitfaden mit Informationen, die an all diejenigen gerichtet sind, die ein wenig auf dem
Gebiet der Elektronik bewandert sind und die Kosten für eine DTU (Data Transmission Unit, auf Deutsch: Kontrolleinheit für die Datenübertragung) des
Herstellers nicht aufbringen möchten. 

Das Konzept einer OpenDTU besteht darin, Mikrocontroller (ESP32) und Funkmodul(e) so zusammen zu schalten, dass per Smartphone oder PC eine
Kommunikation mit dem Wechselrichter ermöglicht wird.
Daneben können aktuelle Informationen gewonnen werden, wenn ein Display und zwei LED angeschlossen werden. Da alle diese Komponenten
verbunden werden müssen, entstand eine Platine, die den Aufbau einer Vielzahl an Varianten ermöglicht. Angepasst an die Parameter eines kleinen
Industriegehäuses braucht auch derjenige nicht ein "Open Frame"-Gerät zu betreiben, der (noch) nicht einen 3D-Drucker sein Eigen nennt.

Unabhängig davon, wie komfortabel man seine OpenDTU ausstatten möchte, kann die vorgestellte Basisplatine eine gute Grundlage darstellen.
Neben mehreren Anschlussmöglichkeiten für die Spannungsversorgung - sie beträgt 5,0 V - können die einzelnen Komponenten auf Vorder- und Rückseite
platzsparend angeordnet werden. Optional (Lötpad) kann für die erforderliche 3,3V-Stromversorgung der Ausgang des ESP32-Moduls oder ein separater
Festspannungsregler (SMD-Technik) eingesetzt werden.
Für das ESP32- und dem Funkmodul sind mehrere Steckplätze vorgesehen. Diese ermöglichen neben dem Einsatz der ESP32-Module (38 Pin) mit der
Breite 22,86 bzw. 25,40 mm handelsübliche Funkmodule für das WLAN (2,4 GHz) zu verwenden.
Für den Einsatz der OpenDTU an einem Wechselrichter der HMS/HMT-Serie ist für das erforderliche CMT2300A-Modul (900 MHz) eine Adapterplatine
erforderlich.
Da die Reihenfolge der Anschlüsse für die Stromversorgung der Displays (1,30" bzw. 2,42") voneinander abweicht, ist für jede Ausführung ein separater
Steckplatz vorgesehen. Über Lötpads erfolgt die Zuordnung der Polarität, so das ein Austausch zwischen den Typen problemlos ermöglicht wird.
Distanzstücke (11 mm) für das gewählte Displays garantieren eine ausreichende Stabilität.
Bei den WLAN-Funkmodulen kann zwischen Typen mit interner oder externer Antenne gewählt werden. Neben dem IPEX-Anschluss des 900 MHz-
Funkmoduls ermöglicht die SMA-Buchse auf der Adapterplatine eine Alternative.
Diverse Antennen-Adapterleitungen vereinfachen die Positionierung bei schwierigen Platzverhältnissen   

Basisplatine
Auf der Leiterplatte kommen hauptsächlich Bauelemente in THT-Technik zum Einsatz. Wer allerdings nicht die 3,3V-Stromversorgung des ESP32-
Moduls verwenden möchte, sondern einen separaten Festspannungsregler (FSR) einsetzen möchte, muss für den FSR sowie die dazugehörigen
Kondensatoren SMD-Bauteile verwenden.

Leiterplatte                                                                   


Steckplätze Seite 1 vorbereitet                   Bestückung mit OLED-Display 2,42"            Bestückung mit OLED-Display 1,30"
 

Steckplätze Seite 2 vorbereitet                    Bestückung mit ESP32- und Funkmodul 2,4 GHz
  

Für die Funkverbindung zwischen der OpenDTU und einem PC/Smartphone können folgende Module eingesetzt werden.
Für die Auswahl ist entscheidend, welchen WR-Typ man sein Eigen nennt.
   - HM-Serie:           Funkmodul NRF24L01+
   - HMS/HMT-Serie: Modul mit dem CMT2300A (z. B. Amatronik FMC)

Achtung!
Die OpenDTU kann nicht mit Modellen zusammenarbeiten, die ein "W" in der Bezeichnung tragen.

Das Konzept der Basisplatine ist so ausgelegt, dass auf den dafür vorgesehenen Steckplätzen entweder das NRF24- oder
das FMC-Modul zum Einsatz kommen kann.
Dabei stellt das FMC-Modul einen Adapterplatine dar, um diese Austauschfähigkeit zu gewährleisten.
Vor dem Einsatz eines Funkmoduls ist darauf zu achten, dass die Konfiguration des ESP32-Moduls (Zuordnung der GPIO)
korrekt ist. Eine entsprechende Datei in dem Format *.json ist hier kostenfrei als Download verfügbar.

Funkmodule für 2,4 GHz               Funkmodul für 900 MHz
(interne und externe Antenne)       (Anschluss IPEX/SMA, Montageoptionen)                             

Gehäuse mit Frontrahmen oder -platte

Stichwortverzeichnis	ABK	Hinweise			LPV	DOK	Information / Stichwörter
B - Basisplatine
Basisplatine	DTU_BP			B	0724		Basismodul  - Steckverbinder für die Module  - separate 3,3V-Stromversorgung  - LED für Statusanzeigen  - diverse Anschlüsse für die Stromversorgung
F - Funkmodul
Funkmodul FMC (CMT2300A)	DTU_FM			B	0724		Funkmodul FMC  - einsetzbar bei HMS/HMT-Typen (Sub-1 GHz)  - Antennenanschluss IPEX oder SMA (Buchse)  - Download der Konfigurationsdatei
F - Frontplatte
Frontplatte (Text)	DTU_FPT	Druckvorlage					Die Mustervorlagen können vor dem Ausdruck individuell gestaltet werden und bieten damit eine schnelle und kostengünstige Lösung für die Gestaltung der Frontansicht.
Frontplatte (Symbole)	DTU_FPS
B - Basisplatine
Einleitung Mit ihren Abmessungen (LxB 70x60 [mm]) ist sie nur ca. 1 cm breiter als ein montierbares 2,42"-Display und ist an die Größe eines Industriegehäuses angepasst. Sie verfügt über alle Steckverbinder für die Module, die für den Aufbau einer OpenDTU erforderlich sind. Schaltung Die Betriebsspannung von 5,0 V kann über das ESP32-Modul, einem 2-poligen Klemmenblock oder über eine der zwei um 90° versetzten USB-C-Anschlüsse eingespeist werden. Die 3,3V-Stromversorgung für das Funkmodul und einem optional einsetzbaren Displays kann entweder durch das ESP32-Module erfolgen, oder, wenn die entsprechenden Bauteile (SMD-Technik) aufgelötet sind, separat zur Verfügung gestellt werden, was ggf. zuverlässiger ist. Die beiden Steckverbinder für die Funkmodule sind parallel geschaltet und dienen lediglich einer optimalen Anordnung der Funkmodule entsprechend ihrer Ausführung (Antenne: intern oder extern). Soll bei einem Austausch des Funkmoduls auch die Frequenz geändert werden (NRF24 <> CMT2300A), ist zunächst in der Hardwarekonfiguration der OpenDTU ein anderes Hardwareprofil einzustellen. ESP32-Module existieren in den verschiedensten Ausführung. Die Basisplatine ist dafür ausgelegt, dass nur 38-polige Module mit einer Breite von 22,86 bzw. 25,40 mm verwendet werden können. Die Zuordnung der Polarität von 1,30"- und 2,42"-Displays ist unterschiedlich und kann über Lötpads festgelegt werden. In der Standardausführung ist der mittlere 4-poliuge Anschluss am oberen Rand für das große Display vorgesehen. Vor dem Anschluss einen Displays ist die korrekte Zuordnung der Polarität zu prüfen.     Daneben sind zwei LED für Statusanzeigen angeordnet. Ihre Anschlüssen sind über einen Steckverbinder verfügbar, so dass sie individuell angeordnet werden können. Wenn man die internen LED verwenden möchte, ist über Lötpads ihre Masseverbindung herzustellen.
F - Funkmodul
Schaltung Für die Verwendung der OpenDTU an Wechselrichtern der HMS/HMT-Serie ist ein Funkmodul erforderlich, was im Sub-1GHz-Bereich arbeitet. Dafür eignet sich beispielsweise der CMT2300A. Dieser kommt im Modul E49-900M20S der Fa. Ebyte zum Einsatz. Allerdings wird dieses Modul nur einer SMD-Ausführung angeboten. Daneben gibt es für das E49-900M20S eine spezifischere Bezeichnung: Es handelt sich um ein "LoRa-Modul", das in einem Metallgehäuse untergebracht ist. Diese Art von Gehäuse bietet zusätzlichen Schutz gegen elektromagnetische Störungen und verbessert die thermische Leistung des Moduls. Das Metallgehäuse hilft, die Stabilität und Zuverlässigkeit des Moduls in anspruchsvollen Umgebungen zu gewährleisten.       Ansichten des Moduls E49-900M20S Da diese Bauart nicht in jedem Fall geeignet erschien, ist das Funkmodul FMC entstanden. Dabei handelt es sich um eine Adapterplatine, auf der sich neben einer SMA-Antennebuchse, die als Alternative für den vorhandenen IPEX-Anschluss genutzt werden kann, eine 8-polige Stiftleiste. Damit wird dieses Modul pinkompatibel zu den NRF24-Funkmodulen. Der Vorteil der Adapterplatine besteht darin, dass die OpenDTU durch den problemlosen Tausch des Funkmoduls sowohl mit der HM-, als auch mit der HMS/HMT-Serie der Wechselrichter eingesetzt werden kann.
L - Leiterplatten
Hinweise Der Träger der industriell gefertigten doppelseitigen Leiterplatten besteht aus Epoxidharz, die Lötaugen sind durchkontaktiert und verzinnt. Lötstopplack und der beidseitige Bestückungsaufdruck vereinfachen den Aufbau wesentlich. Auf den Leiterplatten kommen Bauelemente in THT- und SMD-Technik zum Einsatz.

Legende
		@ - Kontakt für weitere Informationen
		Baugruppe in Vorbereitung
		Baugruppe verfügbar
		Dokumentation (Target3001!; Viewer beim Hersteller verfügbar)
		Leiterplattenbezug möglich (SMD-Bauteile: keine)
		Leiterplattenbezug möglich (SMD-Bauteile: einzelne)
		Leiterplattenbezug möglich (SMD-Bauteile: fast alle)
ABK		Abkürzung
DOK		Dokumentation
LPV		Bearbeitungsstand der Leiterplatte  <mmjj>
B		Die Leiterplatte kann auf Wunsch teilweise oder komplett bestückt werden, wobei bei einer Teilbestückung eine Prüfung nur bedingt möglich ist.