Interface zur Verbindung einer digitalSTROM-Klemme GR-KL200 mit einem VELUX KLF 050

Wenn man versucht, einen funkgesteuerten VELUX Rollladen in eine Haussteuerung mit digitalSTROM zu integrieren, treffen zwei Welten aufeinander. Die zur Steuerung von Rollläden vorgesehene digitalSTROM-Klemme GR-KL200 schaltet 230V so lange ein, wie der Motor in die entsprechende Richtung laufen soll. Die Steuerung des VELUX-Rollladens ist nur über Funk erreichbar und man benötigt dazu einen speziellen Adapter (KLF 050), der über zwei für potentialfreie Kontakte vorgesehene Anschlüsse angesteuert wird und die entsprechenden Funksignale sendet. Diese Anschlüsse lassen sich aber nicht direkt mit einer GR-KL200 verbinden, da zum Einen mit unterschiedlichen Spannungen gearbeitet wird (230V auf der einen und 3,3V auf der anderen Seite), und zum Anderen der KLF 050 Adapter bei kurzen Impulsen den Motor startet und ihn laufen lässt, bis er entweder am Endanschlag ankommt oder ein Stopp-Signal gesendet wird, welches durch gleichzeitiges Schließen beider Kontakte erzeugt wird. Letzteres lässt sich mit einer GR-KL200 prinzipbedingt nicht erreichen, da in dieser explizit dafür gesorgt wird, dass niemals beide Ausgänge Spannung führen können (manche Motore mögen das nämlich gar nicht).

Ansteuerung mit SW-UMR200

Auf der Seite https://ds-tools.net/blog/2015/10/02/velux-dachfenster-ansteuern wird gezeigt, wie man einen funkgesteuerten VELUX Rollladen mittels des digitalSTROM-Moduls SW-UMR200 steuern kann. Das SW-UMR200 hat zwei potentialfreie Umschaltkontakte, die mit den Eingängen des KLF 050 verbunden werden. Nachteil bei dieser Lösung ist, dass der Rollladen nicht in der Gruppe "Schatten" aufscheint und man zum Stoppen des Motors eine gesonderte "Stimmung" definieren muss, damit beide Ausgänge des SW-UMR200 geschaltet werden. Das automatische Anfahren einer bestimmten Position (z.B. "20%") ist damit auch nicht möglich, weil das SW-UMR200 ja ein reiner Schalter und nicht, wie die GR-KL200 auf die Steuerung eines Rollladens ausgelegt ist.

Lieber gleich eine GR-KL200

Schöner wäre es freilich, wenn man direkt eine GR-KL200 verwenden könnte, denn dann verhält sich der VELUX Rollladen wie jeder andere Rollladen und spielt auch bei Befehlen wie "Rollladen in Studio auf" oder "Sonnenschutz für Rollladen in Studio" ohne besonderes Zutun mit.

Das hier beschriebene Interface wird zwischen eine GR-KL200 und den KLF 050 geschaltet und wandelt die Signale der digitalSTROM-Klemme in VELUX-kompatible Impulse um.

Die Schaltung

WARNUNG: DIESE SCHALTUNG ARBEITET MIT 230V NETZSPANNUNG!
NACHBAU UND BENUTZUNG AUF EIGENE GEFAHR!

Die 230V-Steuerleitungen der GR-KL200 werden über die Widerstände R1 bzw. R2 an jeweils einen Optokoppler geführt und über diese in ein Niederspannungssignal verwandelt, das direkt an die Eingänge eines ATtiny85 Microcontrollers gelegt wird. Der Microcontroller wiederum ist mit den Steuereingängen des KLF 050 verbunden.

Während die Steuerleitungen der GR-KL200 durch die Optokoppler galvanisch von der Niederspannungsseite der Schaltung getrennt sind, gilt dies nicht (unbedingt) für den zur Versorgung verwendeten Spannungswandler TSP1. Daher also Vorsicht!

Schaltplan im EAGLE-Format: ds-velux-adapter.sch.

Die Platine

Die Elektronik besteht nur aus einer Handvoll Bauteilen und findet auf einer Platine mit 50mm Durchmesser Platz. Für die Anschlüsse des KLF 050 sind Schraubklemmen (X1 und X2) vorgesehen. Die Drähte zur GR-KL200 werden aus Platzgründen direkt auf der Platine eingelötet (so wie dies auch beim KLF 050 der Fall ist).

Layout im EAGLE-Format: ds-velux-adapter.brd.

Fertig aufgebaut sieht die Platine so aus:

Für die Drähte zur GR-KL200 empfiehlt es sich, die gleichen Farben wie beim KLF 050 zu verwenden. Also
L1'=orange,
L2'=rot,
L=braun,
N=blau.

Der Bestückungsaufdruck für den Spannungswandler heißt noch "HLK1", da zum Zeitpunkt der Fertigung der Platine noch ein 230V/5V Typ im Einsatz war. Inzwischen wurde dieser durch einen 230V/3,3V Typ ersetzt und heißt jetzt "TSP1".
Die beiden auf dem Foto noch sichtbaren Schottky-Dioden D1 und D2 sind inzwischen entfallen, da die Software nun die Pins, die mit dem KLF 050 verbunden sind, im Leerlaufzustand auf INPUT schaltet und somit einen ungewollten Stromfluss verhindert.

Wer möchte, kann sich die (unbestückte) Platine hier bestellen.

Die Stückliste

Für den Adapter werden folgende Bauteile benötigt:

R1, R2Widerstand 750k/0.25W
U1Microcontroller ATtiny85
OC1Optokoppler LTV824
TSP1Spannungswandler 230V/3,3V
X1Schraubklemme 2-polig
X2Schraubklemme 3-polig

Der Microcontroller und der Optokoppler werden sinnvollerweise auf 8-polige DIL-Sockel gesetzt.

Die Software

Die eigentliche Signalwandlung geschieht mittels Software. Sobald die GR-KL200 einen ihrer Anschlüsse L1' bzw. L2' einschaltet, gelangt ein 100Hz Signal an den Eingang PB0 bzw. PB2 des Microcontrollers. Ein positiver Signalwechsel an diesen Eingängen führt dazu, dass der Ausgang PB1 bzw. PB3 für 100ms von VCC auf GND wechselt (Funktion Start()) und somit den KLF 050 dazu veranlasst, den Motor in die betreffende Richtung loslaufen zu lassen. Schaltet die GR-KL200 wieder aus, und bleiben die Impulse damit für mehr als 50ms aus, so wechseln beide Ausgänge PB1 und PB2 gleichzeitig für 100ms von VCC nach GND (Funktion Stop()) und der KLF 050 stoppt den Motor.

Um das Programm in den ATtiny85 zu laden holen Sie sich die Arduino IDE und folgen zum Beispiel dieser Anleitung zum Programmieren des ATtiny85. Anstatt eines Arduino Uno können Sie natürlich auch jede andere geeignete Methode verwenden.

Programm-Sourcecode: ds-velux-adapter-prg.c.

Das Gehäuse

Wer sicherstellen möchte, dass keine spannungsführenden Teile berührt werden können (was sicher keine schlechte Idee ist ;-), sollte das Interface in ein passendes Gehäuse einbauen. Das Bild zeigt ein sehr einfaches Gehäuse, welches im 3D-Drucker erstellt wurde. Durch die drei Aussparungen werden die Drähte zur GR-KL200 bzw. dem KLF 050 geführt. Zu beachten ist, dass aufgrund der Anordnung der Schraubklemmen auf der Platine die Öffnungen nicht im Winkel von jeweils 120 Grad zueinander angebracht sind, sondern die beiden seitlichen zur oberen (bezogen auf die Ansicht der Platine) um je 110 Grad versetzt sind. Der Deckel wird der Einfachheit halber mit Klebestreifen fixiert.

STL-Datei für den 3D-Druck: ds-velux-adapter-gehaeuse.stl.

Der gesamte Aufbau

Hier ist der gesamte Aufbau zu sehen. Links der KLF 050, rechts die GR-KL200 und in der Mitte der Adapter im Gehäuse (ohne Deckel).

Alternatives Gehäuse

Steht kein geeigneter Einbauplatz in einer (tiefen) UP-Dose zur Verfügung, bietet es sich an, den KLF 050, die GR-KL200 und den Adapter in einem Steckergehäuse unterzubringen und einfach in eine Steckdose in Funkreichweite des Rollladens zu stecken. In diesem Fall dann ohne das weiter oben beschriebene Adaptergehäuse. In das verlinkte Steckergehäuse passen die drei Bauteile, wie auf dem Bild zu sehen, gerade eben so rein.

Einstellen der GR-KL200

Da die GR-KL200 in dieser Konstellation nicht durch Messung des Stromflusses erkennen kann, wann der Rollladen seine Endposition erreicht hat, muss dieses Feature in der Klemme abgeschaltet werden. Hierzu gehen Sie wie folgt vor:

Fahrzeiten des Rollladens ermitteln

Fahren Sie den Rollladen einmal ganz zu und ganz auf, und messen Sie die Zeiten, die er hierfür benötigt. Am besten führen Sie diese Messungen durch, bevor sie die Steuerung für die GR-KL200 umstellen.

Einstellungen in der GR-KL200 vornehmen

Programmieren des KLF 050

Damit der KLF 050 den Rollladen steuern kann, muss er zuerst mit dem entsprechenden Fernbedienungscode programmiert werden. Hierzu gehen Sie wie folgt vor:

Mit standard Funk-Handsender

Falls Sie Ihren VELUX Rollladen mit dem standardmäßigen Funk-Handsender) steuern, drücken Sie die RESET-Taste auf der Rückseite des Handsenders etwa 10 Sekunden lang, und danach kurz die Taste auf der Unterseite des KLF 050.

Mit INTEGRA Control Pad KLR 200

Beim INTEGRA Control Pad KLR 200 tippen Sie auf das Plus-Zeichen rechts oben, dann im Menü "Meine Einstellungen" auf "Neues Produkt". Dort tippen Sie auf "Einweg-Bedienung vorbereiten" (eventuell müssen Sie dazu nach unten scrollen), "Produkte auswählen", "Rollläden" und dann auf den Pfeil rechts oben. Wählen Sie dann den zu steuernden Rollladen aus und tippen Sie wieder auf den Pfeil rechts oben. Abschließend drücken Sie kurz die Taste auf der Unterseite des KLF 050.

Zusammenspiel mit der VELUX-Steuerung

Solange der Rollladen nur über digitalSTROM gesteuert wird, "weiß" die Klemme immer, in welcher Position er sich gerade befindet, und die Steuerung klappt wie erwartet. Wird allerdings zwischenzeitlich die VELUX-Funkfernsteuerung benutzt, so entspricht die aktuelle Position des Rollladens typischerweise nicht mehr dem in der Klemme gespeicherten Wert. Es kann daher etwa dazu kommen, dass bei geschlossenem Rollladen ein dS-Befehl "Rollladen auf" nicht ausgeführt wird, weil die Klemme der Meinung ist, der Rollladen wäre bereits offen. Dieses Problem gibt es mit der hier beschriebenen Methode einfach weil es keine Rückmeldung der aktuellen Position des Rollladens gibt. Im Zweifelsfall hilft es, den Rollladen einmal ganz auf und wieder zu zu fahren (oder umgekehrt). Die aktuelle Position sollte dann wieder mit dem Wert in der Klemme übereinstimmen.

Links

EAGLE Software zum Bearbeiten des Schaltplans und des Layouts
Arduino IDE
Programmieren des ATtiny85
Linux-Betrachter für 3D-Modell
digitalSTROM Homepage
VELUX Homepage
Impressum