Loxone: Reedkontakte und Glasbruchsensoren (Fenster) per 1-Wire anschließen

Alle unsere Fenster werden mit Reed-Kontakten und Glasbruchsensoren ausgestattet. Beide Sensoren möchte ich zum Einen als Alarmanlage nutzen, zusätzlich kann man mit den Reedkontakten (Öffnungskontakten) später auch noch einige andere Funktionen umsetzen, zum Beispiel:
  • Rasensprenger geht aus bzw. gar nicht erst an, wenn Terrassentür geöffnet ist
  • Rolladen fährt Abends nicht herunter wenn Terrassentür noch geöffnet ist
  • Anzeige neben der Haustür, ob noch ein Fenster geöffnet ist
  • Rolladen fährt hoch, wenn Fenster geöffnet wird

Öffnungs- und Glasbruchsensoren an jedem Fenster

Die (passiven) Glasbruchsensoren können detektieren wenn Glas zerbricht. Einen richtigen Einbruchschutz bieten sie wohl eher nicht, da sie nicht erkennen können wenn Glas mit einem Diamantschneider geschnitten wird. Und welcher Dieb schmeißt heutzutage noch eine 4fach-Verglasung ein? Spätestens dann sind alle Nachbarn im Umkreis von 2 km wach :-) Aber ich habe mich entschieden die Sensoren trotzdem einzubauen, denn mit 11,50 EUR/Stück sind sie nicht unerschwinglich und wenn man sie nicht jetzt mit einbaut, dann kann man sie nie wieder nachrüsten (außer wenn man alle Wände nochmal aufstemmt...).

Funktionsweise


Beide Sensoren funktionieren ähnlich: Es sind normale Öffner-Kontakte (funktionieren also im Prinzip wie ein Schalter).

Der Glasbruchsensor ist standardmäßig geschlossen (hat also einen Durchgang an den Drähten). Detektiert er einen Glasbruch, öffnet der Kontakt (unterbricht also die beiden angeschlossenen Drähte). Wichtig ist, dass die Kontakte standardmäßig geschlossen sind (man nennt das auch NC - normally closed) und nur öffnen, wenn ein Glasbruch detektiert wird. Das hat den Vorteil, dass, wenn ein Bösewicht einfach die Kabel mit einem Seitenschneider durchtrennt, ebenfalls ein Alarm ausgelöst wird.

Beim Reed-Kontakt ist es ähnlich. Der Kontakt schließt, wenn ein kleiner Magnet in die Nähe des Kontakts kommt. Der Magent wird z. B. am Fensterflügel befestigt und der Schalter sitzt am Rahmen. Hier ist es wichtig NO (normally open) Kontakte zu verwenden. D. h. der Kontakt ist nur geschlossen, wenn der Magnet in der Nähe ist (also das Fenster geschlossen ist). Auch hier wird dann im Falle einer Kabeldurchtrennung ein geöffnetes Fenster detektiert.

Je nach Ausführung haben die Sensoren oft noch einen Sabotagedraht. Das ist ein weiteres Adernpaar, welches einfach nur durchverdrahtet ist. Man kann es nutzen, um ein Kabeldurchtrennen o. ä. festzustellen. Ist aber für meine Anwendung (siehe Absatz oben) nicht notwendig. Bei den Reedkontakten gibt es auch noch Varianten, die nur mit einem ganz bestimmten Magnet funktionieren. So kann man verhindern, dass der Einbrecher einfach nur irgendeinen anderen Magneten außen an den Fensterrahmen hält und so den Kontakt trotz Fensteröffnens immer geschlossen hält.

Anschluss an Loxone


Die naheliegenste Möglichkeit die Sensoren an den Miniserver anzuschließen ist, für jeden Kontakt einen eigenen Eingang zu verwenden. Hierbei verbraucht man aber einen Haufen (teure) Eingänge am Miniserver (bei mir zum Beispiel 23 Reedkontakte und 25 Glasbruchsensoren - macht alleine 48 Eingänge!). Eine sehr einfache und günstigere Variante ist den 1-Wire-Bus für die Kontakte zu verwenden. Hier kann man fast eine unbegrenzte Anzahl an Sensoren anhängen und ich habe sowieso für die Temperatursensoren der Fußbodenheizung ein 1-Wire-Kabel durchs komplette Haus liegen. Leider gibt es keine Out-Of-The-Box-Lösung, um die Sensoren an den Bus zu hängen. Aber mit ein klein wenig Bastelei (< 5 Min pro Sensor) kann man auch Reed- und Glasbruchsensoren kostengünstig an den 1-Wire-Bus hängen.

Vorbereitungen


Neben jedem Fenster habe ich im Haus eine UP-Dose (um mehr Platz zu bekommen habe ich die Variante mit der größeren Einbautiefe gewählt) von meinem Elektriker setzen lassen. Dazu hatte ich mir im Vorfeld einen genauen Plan von jedem Fenster gemacht, wo man am Besten die Dose hinsetzt.

Anordnung 1-Wire-Dose und Sensoren pro Fenster

Für die Kabel habe ich dann von meinem Elektriker anhand dieser Skizzen Leerrohre von der 1-Wire-Dose an die entsprechende Stelle legen lassen. Die Glasbruchsensoren sitzen dabei immer in der unteren Ecke des Fensters auf Scharnierseite. Man muss darauf achten, dass die Kabel später genug Spiel haben, damit man das Fenster normal öffnen kann. Die Sensoren werden später mit einem speziellen Kleber auf die Scheibe aufgeklebt. Die Reedkontakte sitzen immer auf der Oberseite des Fensters auf Griffseite (warum erkläre ich weiter unten).

Fenster mit 1-Wire-UP-Dose (oben links) und Leerrohre für Reedkontakte
und 2 Glasbruchsensoren. Oben rechts sitzt die Dose für den Rolladenmotor.

Das 1-Wire-Kabel (im Bild Blau - ist ein normales CAT7-Kabel) geht von Dose zu Dose im ganzen Haus. Wobei ich aus Sicherheitsgründen insgesamt zwei 1-Wire-Stränge durchs Haus legen lasse: eines fürs Obergeschoss, eines fürs Erdgeschoss. Nur für den Fall, dass der Bus mal überlastet ist. Dann kann ich ihn schnell in 2 Einzelstränge aufteilen, da die 1-Wire-Extension bei Loxone ja nur 170 EUR kostet ist das immer noch unschlagbar günstig.

Glasbruchsensoren


Die Sensoren habe ich bei der Firma ME Sicherheit aus Witten bestellt. Es waren so ziemlich die einzigsten Sensoren mit einer längeren Anschlussleitung von 4 m. Die meisten anderen Sensoren haben lediglich eine Anschlussleitung von 2 m, was bei mir in einigen Fällen nicht ausreicht. Zudem sind die Sensoren mit 11,50 EUR sehr günstig. Dabei haben die Sensoren sogar eine VdS-Zulassung und machen einen sehr hochwertigen Eindruck.

Die Installation ist sehr einfach: Das Kabel wird einfach durch das Leerrohr nach oben in die Anschlussdose gezogen. Die Sensoren klebe ich erst später an die Scheibe, daher habe ich jeweils genügend Reserve an Kabellänge gelassen. Der Anschluss erfolgt dann später an den 1-Wire-Bus genauso wie bei den Reedkontakten (siehe unten).

Installierter Glasbruchsensor

Reed-Kontakte


Die Installation der Reedkontakte war etwas kniffliger, da ich wollte, dass man möglichst keine Kabel sieht. Der eleganteste Weg ist dabei, die Reedkontakte gleich von seinem Fensterbauer einbauen zu lassen. Idealerweise sitzen diese dann im Fenstergriff. Sie zeigen damit ein geöffnetes Fenster an, sobald sich der Fenstergriff nicht mehr in der Geschlossen-Stellung befindet. So ist man auch auf der sicheren Seite, wenn mal ein Fenster wegen Durchzug zuschlägt, aber der Griff noch auf "Offen" steht. Leider ist diese Variante auch die teuerste (im Internet habe ich von 30-50 EUR pro Fenster gelesen). Das war mir zu teuer. Außerdem hat mein Fensterbauer, Herr Urban, bei der Frage nach bereits eingebauten Reedkontakten ziemlich das Gesicht verzogen (scheint mir so als ob er damit schon mal richtig Ärger hatte) und wollte da nicht so richtig ran. Da es kostenmäßig sowieso nicht in Frage kam habe ich diesen Weg also nicht weiter verfolgt. 

Ich habe mir daher ebenfalls bei der Firma ME Sicherheit aus Witten Aufputz-Reedkontakte bestellt. Kostenpunkt 3,50 EUR pro Kontakt. Die Sensoren machen genau wie die Glasbruchsensoren einen guten Eindruck, es ist reichlich Zubehör zur Montage dabei, sodass man die Einbauposition seinen Bedingungen gut anpassen kann. Auch diese Sensoren haben eine VdS-Zulassung.

Der Sensor muss also Aufputz am Fenster montiert werden. Dazu setzt man ihn an die obere Seite des Fensters auf Griff-Seite. So kann man sowohl eine gekippte als auch eine vollständig geöffnete Position des Fensters sicher erkennen. Es gibt Leute, die 2 Reedkontakte pro Fenster verbauen, damit sie erkennen können ob das Fenster gekippt oder geöffnet ist. Das war mir aber etwas zuviel des Guten und vor allem soviel "Technik" rund um das Fenster. Alle unsere Fenster sind mit Rolladenkästen ausgestattet und so hatte ich mir im Vorfeld überlegt die Kabel durch den Rolladenkasten zur 1-Wire-UP-Dose zu ziehen. Mein Elektriker meinte im Vorfeld, dass das nicht gehen würde (wegen der Styropordämmung in den Rolladenkästen) und diese Aussage hatte mich doch etwas nervös gemacht. Denn ein zusätzlicher Kabelkanal am Fenster o. ä. hätte den WAF ("Woman Acceptance Factor") dirch erheblich nach unten geschraubt :-) Aber es ging doch (und sogar ohne Probleme!)... Puh, Schwein gehabt :-)

So war das Leerrohr von meinem Elektriker vorbereitet worden

Als erstes öffnet man den Rolladenkasten. Dieser hat an der Unterseite eine Wartungsöffnung. Bei unserem Kasten musste man diese (vorsichtig!) mit einem breiten Schraubenzieher aufhebeln und konnte sie dann demontieren.

Geöffneter Rolladenkasten (von unten, innen)

Dann fängt man zunächst an, den Magneten auf dem Fensterflügel zu montieren. Dazu auf der Griffseite an der Oberseite des Fensterflügels die Löcher entsprechend anzeichnen und dann Vorbohren. Wir haben Kunststofffenster und das Vorbohren war notwendig, da sich sonst das überschüssige Kunststoffmaterial beim Einschraiben zwischen Magnetgehäuse und Fenster setzt und das Ganze dann absolut schief und krumm aussieht. Anschließend kann man das Gehäuse anschrauben (Achtung! Nach "fes"t kommt bekanntlich "ab"!).

Vorgebohrte Löscher für das Magnetgehäsue auf dem Fensterflügel

Montiertes Magnetgehäuse (geöffnet)

Montiertes Magnetgehäsue (geschlossen, Endzustand)

Dann macht man das Gleiche noch mit dem Gehäuse für den Reedkontakt. Dieses wird am Fensterrahmen befestigt, und zwar so, dass der Spalt zwischen Kontakt und Magnet möglichst gering ist (um ein einwandfreies Schalten zu gewährleisten).

Leeres Gehäuse des Reedkontakts

Dann bohrt man ein Kabeldurchführungs-Loch in den Deckel der Wartungsöffnung des Rolladenkastens und fädelt das Kabel des Reedkontakts durch. Am Besten bohrt man von Innen nach Außen, falls das Bohrloch doch einmal ein wenig ausfranst. Ich habe dazu einen (guten, neuen) Holzbohrer verwendet. Das ging einwandfrei.

Eingefädeltes Kabel in der Revisionsöffnung des Rolladenkastens

Am Ende des Rolladenkastens (auf der Seite, wo auch die 1-Wire-Dose sitzt) habe ich dann für das Kabelleerrohr eine weitere Durchführung gebohrt. Bei uns hatten die Elektriker ME16 Leerrohre gelegt (also Außendurchmesser 16 mm). Daher hatte ich mir extra noch einen neuen 16mm Holzbohrer zugelegt. Auch das Bohren durch den Rolladenkasten geht sehr einfach (ich habe für alle Borarbeiten meinen Akkuschrauber benutzt). Durch dieses Loch wird dann das Leerrohr von der 1-Wire-UP-Dose in den Rolladnekasten geführt.

Gebohrte Durchführung für das Leerrohr durch den Rolladenkasten

Durchgefädeltes Leerrohr in den Rolladenkasten

Jetzt verlegt man das Kabel des Reedsensores durch den Rolladenkasten hin zum Leerrohr. Ich habe es mit kräftigem Gewebeband fixiert. Man muss darauf achten, dass es nirgends mit der Mechanik des Rolladenkastens in Berührung kommen kann. Ansonsten kann es später abgescherrt werden und der Reedkontakt ist hin. Aber Platz ist im Kasten massig vorhanden, sodass das kleine Kabel überhaupt nicht weiter stört. Dann fädelt man das Kabel am anderen Ende durch das Leerrohr in die 1-Wire-UP-Dose. Jetzt noch den Rolladenkasten wieder verschließen (das ist mit Abstand die fummeligste Arbeit) und FERTIG!

Verlegtes Kabel im Rolladenkasten - mit Klebeband fixiert

Durchgefädeltes Kabel zur 1-Wire-Dose

Wieder verschlossener Rolladenkasten. Nach dem Innenputz ist vom Kabel
nichts mehr zu sehen.

Fertig montierter Reed-Kontakt

Den WAF-Test (zur Erinnerung: Abk. für "Woman Acceptance Factor") mit Heike hat diese Konstruktion bestanden! :-) Heike ist allerdings auch Kummer gewöhnt.... :-)


Anschluss an den 1-Wire-Bus


Anbei meine Planung, wie ich die Reedkontakte und Glasbruchsensoren an den 1-Wire-Bus anschließen will. Das Ganze habe ich zu Hause bereits getestet und es funktionierte einwandfrei. Zur Praxis kann ich natürlich noch nichts sagen. Besonders wie sich das Ganze verhält, wenn nicht nur ein Testsensor am Bus hängt sondern Sensoren von 25 Fenstern.

Eine sehr elegante (und bauartbedingt sehr kleine und kompakte) Lösung ist die Verwendung des DS2438 1-Wire Chips. Im Forum von Loxone findet man dazu einige Anleitungen. Leider setzt diese Lösung recht gutes "Löt-Geschick" voraus, sodass sie nicht für jeden in Frage kommt (außer man hat jemanden, der einem die entsprechenden Platinen zusammenlötet).

Daherhabe ich eine andere Anbindung an den 1-Wire-Bus gewählt: Die Einbindung der Reedkontakte und Glasbruchsensoren per iButton.

Das Funktionsprinzip ist dabei recht einfach: iButtons dienen eigentlich als Schlüssel. Jeder iButton ist dabei einzigartig. Normalerweise hält der Nutzer den iButton an ein Lesegerät, der Miniserver erkennt den iButton und kann ihn (da er einzigartig ist) entsprechend zuordnen. Das Lesegerät ist aber kein Lesegerät mit eigener Intelligenz: Es stellt lediglich den elektrischen Kontakt des iButtons mit dem 1-Wire-Bis her. Daher kann man sich dieses Verhalten auch bei den Reed-Kontakten zu Nutze machen. Der iButton wird in einer festen Halterung auf einer Lochrasterplatine so angeordnet, dass er nur Kontakt mit dem 1-Wire-Bus erhält, wenn der Reedkontakt geschlossen ist. Öffnet der Reedkontakt, wird der iButton vom 1-Wire-Bus getrennt (so als ob der Nutzer den iButton vom Lesegerät nehmen würde). Da alle iButton einzigartig sind, kann man den entsprechenden Reedkontakt (also das Fenster) eindeutig identifizieren.

Der Vorteil dieser Lösung: Man kann auch ohne große Lötkenntnisse diese Lösung nachbauen. Der Platzbedarf ist zwar größer als über den DS2438 Chip, aber mit 3,5 cm x 2,0 cm passt die kleine Lochrasterplatine trotzdem in jede Standard UP-Dose.


Einkaufsliste:

Einkaufsliste

GESAMTPREIS: 4,15 EUR pro Platine / Reedkontakt


Aufbau / Zusammenbau:

Der Aufbau ist Dank des Streifenrasters auf der Lochrasterplatine sehr einfach. Man lötet die einzelnen Komponenten gemäß der auf den folgenden Bildern gezeigten Anordnung auf die Platine. Anschließend wird der iButton in den Clip eingesetzt und der Reedkontakt an die einzeln sitzende Klemme angeschlossen. Dann wird der 1-Wire-Bus an die zusammen sitzenden Klemmen angeschlossen (Polung beachten!). Die 5V-Spannungsversorgung des 1-Wire-Bus braucht für die iButtons nicht angeschlossen zu werden. Wer möchte kann natürlich noch unterschiedliche Farben bei den Klemmen verwenden - alles andere als Blau ist aber unverhältnismäßig teuer. Daher habe ich die Klemmen einfach noch mit einem Edding entsprechend beschriftet. 

Fertig! Zeitbedarf pro Platine: < 5 Minuten.


Verschaltung:

Ansicht von Oben

Ansicht von Unten


Fertig aufgebaute Platine:

Fertige Platine mit angeschlossenem Reedkontakt


Nachtrag 23.09.2013:

Einen wesentlich kompakteren (und dazu noch günstigeren) Aufbau erhält man, wenn man anstelle des iButtons mit dem PCB-Clip den 1-Wire-Baustein DS2401 verwendet. Dieser sieht von der Bauform aus wie die kleinen Temperatursensoren, gibt sich aber am 1-Wire-Bus direkt als iButton aus. Damit reduziert sich die Platinengröße auf ca. 20x17 mm!




Verkabelung in den 1-Wire-UP-Dosen


Mein 1-Wire-Kabel ist ein normales CAT7-Kabel. Für 1-Wire benötigt man eigentlich nur 3 Adern: Plus, Minus, +5V. Da das 1-Wire-Kabel aber quasi durchs ganze Haus geht und ich somit ein Kabel habe, was in jedem Zimmer liegt, bietet sich dieses Kabel auch an, um noch gewisse andere Dinge im Haus flexibel zu verteilen. Z. B. eine kleine LED an bestimmten stellen, die Rot leuchtet wenn noch ein Fenster geöffnet ist und Grün, wenn alle geschlossen sind. Oder ähnliches. Also werde ich alle Adern (auch die zur Zeit noch nicht benutzten) des 1-Wire-Kabels in jeder Dose komplett durchverdrahten. So habe ich dann noch 5 freie Adern für irgendwelches anderes Zeug was mir noch so später einfällt :-)

Damit das möglichst einfach geht habe ich mir bei Reichelt Elektronik CAT5 Verbinder mit LSA-Klemmtechnik bestellt. Ohne Gehäuse und mit abgeschnittenen Ecken passen diese genau in eine Standard-UP-Dose mit einem Durchmesser von 60 mm. Kostenpunkt: 1,50 EUR. So kann ich recht einfach das komplette Kabel durchverdrahten.

  
CAT-Verbinder für 1-Wire. Rechtes Bild (c) Reichelt Elektronik