ZWave-Review News Umschau

Z-Uno (Z-Wave.Me)

(Update: 03.03.2017)

Universelles programmierbares Z-Wave-Modul

Der Z-Uno ist ein programmierbares Z-Wave PLUS kompatibles Modul, mit dem sich sowohl Sensoren als auch Aktoren recht einfach realisieren lassen sollen.
Programmiert wird mit Arduino - dazu später mehr.

Gedacht ist er hauptsächlich für Nutzer, die sich mit der Arduino IDE und C++ etwas auskennen.

 
Z-Uno - finale Version
Z-Uno - finale Version
 

Was ist der Z-Uno?

Diese Produkt ist, wie die Bilder schon andeuten, für DIY-Projekte gedacht (Do-It-Yourself).
Obwohl es eine umfangreiche Anzahl verschiedenster Z-Wave Komponenten gibt, fehlt dem einen oder andern das "passende" Gerät.
Mit überschaubarem Aufwand - ähnlich wie für andere DIY-Projekte, ist es jetzt möglich, sich seine "eigenen" Geräte zusammenzustellen.

Der Z-Uno basiert auf dem von Sigma zertifizierten Z-Wave Plus Chip ZM5101
(Beschreibung). Daraus ergeben sich auch die folgenden technischen Daten, die den Z-Uno beschreiben (siehe Box unten).
Der enthaltene Prozessor basiert auf dem 8051, was das u.a. im Detail bedeutet, beschreiben wir später.

Der Z-Uno ist für die Arbeit auf dem Steckbrett gedacht - die Version passt perfekt in das Raster eines normalen Brettes.

Z-Uno Breadboard
Z-Uno auf dem Breadboard
 

Die Stromversorgung erfolgt über USB, alternativ über einen externe Spannungsquelle oder die Batterie - über den Steckverbinder oder die Pins.
Die Stromversorgung ist nun über Batterie (3,3V) bzw. externe Versorgung (7-18V) möglich.
ACHTUNG: NIE eine Batterie UND USB-Stromversorgung gleichzeitig benutzen!
Der Batterie-Eingang (3.3V und 5V) ist nicht entkoppelt von der USB-Stromversorgung!

Welche Anschlußmöglichkeiten bietet der Z-Uno?

Der Z-Uno ist  ein 3,3V Controller - das heisst alle Sensoren oder jegliche Peripherie muss 3,3V tauglich sein. Viele der 1-Wire-Sensoren oder I²C Sensoren sind als 3,3V Varianten erhältlich.
Zusätzlich gibt es jetzt einen 5V-Ausgang, den man für andere Komponenten verwenden kann - allerdings sollte man dann den Pegelwandler (level-shifter) nicht vergessen, wenn Signale verarbeitet werden sollen.

Z-Uno Beschaltungzoom
  • 28 kB Flash memory for your sketches
  • 2 kB RAM available
  • Z-Wave RF transmitter at 9.6/40/100 kbps
  • 26 GPIO (overlaps with special hardware controllers)
  • 4 ADC
  • 5 PWM
  • 2 UART
  • 1 USB (serial port)
  • 64 kB EEPROM
  • 1 SPI (master or slave) *1)
  • 4 IR controllers, 1 IR learn capability
  • 1 TRIAC/ZEROX to control dimmer
  • I2C (software) 
  • 1-wire (software) 
  • 8x6 Keypad Scanner 
  • 2 service LED, 1 service button
  • 1 user test LED

*1)  - noch nicht realisiert
*2)  - kann sich mit spez. Hardwarecontrollern überschneiden

  • USB 5 V, extern 3,3 V, external 7-18 V
  • always on, sleeping oder FLiRS (Frequently Listening)



















  • Z-Wave Plus kompatibel
  • Alle Z-Wave Frequenzen
  • generell AES 128 bit Verschlüsselung
  • Upgrade via USB oder Funk (Z-Wave OTA)
  • MultiChannel Unterstützung (10 Kanäle)
  • 10 Association groups
  • Kann mit Gateways oder direkt mit anderen Geräten arbeiten














Programmierung des Z-Uno - mit Arduino™

Als Programmierschnittstelle für den Z-Uno wurde Arduino gewählt - ein sehr verbreitetes Programmierhilfsmittel unter den Entwicklern für DIY-Projekte.
Hunderte, wenn nicht tausende von Beispiel-Applikationen machen den Einstieg einfach. Fertige Bibliotheken für Komponenten erlauben den sofortigen Einsatz und versprechen schnelle Erfolgserlebnisse.

ABER: Die Arduino Umgebung arbeitet standardmäßig mit einem C++ Compiler, der das Programm übersetzt. Einige Anwendungen sind auf Atmel Prozessoren ausgelegt, so dass diese für andere Prozessoren angepasst werden müssen.
Noch gravierender ist es beim Z-Uno. Für den 8051 wird ein spezieller C-Compiler benutzt, so dass Anpassungen vorgenommen wurden, die es dem Nutzer ermöglichen, weitgehend die C++ Syntax zu nutzen.
Einige angepasste Bibliotheken werden vom Z-Uno selbst bereitgestellt (wie 1-Wire und DS18B20), so dass die entsprechende Peripherie angesteuert werden kann.

Beim 18B20 (ab Version 2.0.7) wurde die "Scan"-Funktion ergänzt, so dass jetzt ohne Probleme mehrere Sensoren parallel betrieben werden können.

I²C funktioniert mit den von uns getesteten Sensoren recht gut, vorhandene Bibliotheken mssen etwas angepasst werden.

Weiterhin werden Beispielskripte für den Ultraschall-Sensor HC-SR04, den IR Sharp Sensor GP2Y0A21YK, den Analog-Sensor LM335 und den I2C Licht Sensor BH1750 bereitgestellt.

In wieweit andere vorhandene Bibliotheken verwendet werden können, werden wir in einem zukünftigen Test herausfinden.

Neu ist auch - das Updaten des Programmes via OTA (wireless), wenn der controller es unterstützt Beschreibung hier.

Seit der Version 2.0.7 wurde die Unterstützung des integrierten Infrarot Controllers eingebaut. Somit ist es jetzt möglich, sowohl Sigale von der Fernbedienung in Z-Wave Kommandos umzusetzen, als auch umgekehrt, vom Gateway aus Infrarot-Kommandos über den Z-Uno abzusetzen.
Entsprechende Beispiele findet man auf der Herstellerwebseite.

Seit dem Release 2.0.5 wurde auch das Ablegen von Daten im EEPROM hinzugefügt, was vor allem bei batteriebetriebenen Messgeräten (Leistung, Regenmessern,...) erfoderlich ist, damit bei Batteriewechsel die aktuellen Daten nicht verloren gehen.

NEU: ab Version 2.0.8 werden Interrupts unterstützt: INT0 (pin 17), INT1 (pin 18), ZEROX (pin 3).
Weiterhin wurden Bibliotheken für den LPS331 Drucksensor und den AM2320 (kostengünstiger Temp.-/Feuchtigkeits-Sensor) und ein Beispile für den NFC/RFC Leser PN532 bereitgestellt.
Einige Fehler wurden ebenfalls beseitigt, wie es bei Software Releases im Allgemeinen üblich ist. Details (englisch) findet man hier: Herstellerseite

Kleiner Wermutstrofen für "Insider" - das Messen von Mikrosekunden ist nicht möglich, die Standard-Prozedur PulseIn ist allerdings verfügbar (wird u.a. für den Ultraschall-Sensor HC-SR04 verwendet).

Den Test (Anschluss des Z-Uno am USB-Kabel, Gerät im Gateway "inkludieren" und schauen, ob das Gerät erkannt wird - und sich die Blink-Frequenz ändern lässt) sollte man zunächst durchführen, um sich sicher zu sein, dass prinzipiell alles funktioniert.

Erste Erfahrungen mit dem Z-Uno

Modus - immer "wach" (always awake)

In diesem Modus ist der Z-Uno immer "wach", also arbeitet wie ein netzbetriebenes Z-Wave-Gerät (Steckdose etc.) auch als Repeater.

Der Stromverbrauch liegt hier bei etwa 40mA (Herstellerangabe 50mA) - zu viel für einen Batteriebetrieb.

Programmierung:

Die Programmierung kann derzeit mit Arduino 1.6.5 erfolgen.
Auch wenn im Beipackzettel steht ""Arduino IDE (1.6.5 and later)" funtioniert nur die 1.6.5 richtig, darauf wird auch auf der Webseite http://z-uno.z-wave.me/getting-started/ verwiesen.


Zunächst muss man die Boarddefinition laden, wie im Link oben beschrieben.
Ergebnis (Aktuelle Version: 2.0.8):

Z-Uno Board Installationzoom

Beim Programmieren wählt man ein Beispiel aus dem Z-Uno Ordner und versucht sich zunächst daran, ein eigenes Gerät zu definieren.

ACHTUNG: Vorher sollte man den Z-Uno wieder "excluden" - also aus dem Gateway abmelden, wenn man ihn bereits einmal angemeldet hatte.
Beim nächsten "Include" geht das alte Gerät natürlich verloren und ist nicht mehr erreichbar.

WICHTIG - im Setup auf "Europe" stellen!zoom
WICHTIG - im Setup auf "Europe" stellen!
Upload: Neuer Bootloader wird benötigtzoom
Upload: Neuer Bootloader wird benötigt
Neuen Bootloader brennenzoom
Neuen Bootloader brennen
 
Bootloader gebrannt...zoom
Bootloader gebrannt...

Wir laden den Dimmer Sketch zum Z-Uno hoch - klappt.

Damit haben wir unser erstes "eigenes" Z-Wave Gerät programmiert.

OpenZwave (Domoticz) erkennt "unser" Gerät - auch wenn noch als unbekanntes Device - und legt entsprechende Z-Wave Devices an:

Domoticz (OpenZwave) Nodeszoom
Domoticz (OpenZwave) Nodes
Domoticz (OpenZwave) Deviceszoom
Domoticz (OpenZwave) Devices
Domoticz (OpenZwave) - Front End (Schalter)zoom
Domoticz (OpenZwave) - Front End (Schalter)

Im Fibaro HomeCenter wird unser Z-Uno erkannt - oder besser der Dimmer als Z-Wave Gerät.
Das "Erkennen" basiert hier ja auf die hinterlegten Z-Wave Klassen, die durch den Z-Uno dargestellt werden.
Deswegen wird es sicher hier auch kein aussagekräftiges Template geben können- vielleicht kann der Hersteller das ja gerätespezifisch abfangen.

Ähnlich funktioniert die Programmierung eines Sensors - Beispiele findet man auf der Webseite des Herstellers.
Nach einer definierten Zeit (min. jede 30 Sekunden) kann zum Beispiel ein Temperatur-Sensor seine Werte an das Gateway senden. Ein Tür- oder Bewegungs-Sensor sendet den Zustandsänderung natürlich sofort.

 

Z-Uno Fibaro HomeCenterzoom
Z-Uno Fibaro HomeCenter
Z-Uno Fibaro HomeCenter - fehlendes Templatezoom
Z-Uno Fibaro HomeCenter - fehlendes Template
Z-Uno Fibaro HomeCenterzoom
 

FLiRS Modus

Der FLiRS Modus (lauschender Mode) ist perfekt für batteriebetriebene Geräte gedacht, die aktiv erreichbar sein müssen, aber nicht die ganze Zeit den vollen Strom (40mA) bereitstellen können.

As Beispiel seien hier Sirenen, Türschlösser oder auch Ventile genannt.

Der Stromverbrauch (gemittelt) soll hier etwa bei 1mA liegen.
Um den Stromverbrauch zu optimieren muss der Widerstand R12 (0 Ohm) ausgelötet werden - dann sind es nur noch 70µA.
In wieweit damit die Garantieansprüche gewahrt bleiben, sollte zuvor geklärt werden.

Normalerweise könnte man auch batteriebetriebene Dimmer / Schalter erstellen - aber das sieht der Z-Wave-Standard interessanterweise bisher nicht vor, daher kann man das auch nicht abbilden !!!

Der FLiRS Modus kann bisher nicht verwendet werden, da die "erlaubten" Geräteklassen Sirene, Türschloss und Ventil bisher nicht integriert wurden.

Ein Termin steht dafür noch nicht fest.

Schlaf-Modus (sleeping mode)

Der Schlaf-Mode ist hauptsächlich für Sensoren jeder Art gedacht.

Nach dem Einbinden ist die Aufweckzeit (wake-up) auf 3600 Sekunden eingestellt. Man muss also als erstes diese Zeit heruntersetzen, wenn man experimentieren möchte. Die minimale Zeit sind 240 Sekunden - wie wir festgestellt ghaben, ist das "Raster" ebenfalls 240 Sekunden, es sind also Werte wie 240,480,720,960... Sekunden möglich.

Beim Aufwecken wird de gesame Prozedur durchlaufen, bis zum Sleep Kommando.
Man sollte diese Zeit natürlich minimieren, um die Batterie zu schonen - also möglichst schnelle Sensoren verwenden.

In der Zwischenzeit "schläft" der Sensor und verbraucht ca. 1mA, nur beim Senden für wenige Millisekunden werden die 40mA benötigt.

Um den Stromverbrauch zu optimieren muss der Widerstand R12 (0 Ohm) ausgelötet werden - dann sind es nur noch 7µA im reinen sleep mode.
In wieweit damit die Garantieansprüche gewahrt bleiben, sollte zuvor auch hier geklärt werden.

Diese Daten entsprechen den Herstellerangaben - unsere eigenen Messungen liegen da "etwas" günstiger - ein Auslöten ist meist nicht erforderlich...

(siehez-uno.smarthome.work )


Zum Schluss haben wir noch den "10 Channels Certified Sketch" von der Z-Wave.Me Seite genommen, um ein kompliziertes Gerät zu "entwerfen".
(http://z-uno.z-wave.me/examples/Certified10Channels/)

In der verfügbaren Version 2.0.8 lässt sich dieser Sketch problemlos kompilieren.

Was uns noch aufgefallen ist:

Die erzeugten MultiChannel-Sensoren können in OpenZwave nur eingeschränkt verwendet werden! Bitte benutzen Sie dafür die von uns erprobte XML-Konfiguration!

Ursache dafür ist, dass in OpenZwave die neue Multi-Channel-Association noch nicht umgesetzt wurde und damit nur der Sensor im ersten Kanal die Werte an das Gateway senden kann. Das config-XML wurde dahingehend angepasst, erste Tests waren erfolgreich.
Ändert man das XML nicht,bedeutet das bei mehreren Sensoren, die man im Z-Uno abbilden will (Temperatur, Feuchte, Licht etc) muss man bei allen Lösungen, die OpenZwave verwenden, den Sensor abfragen (ein sog. polling einschalten), um die aktuellen Werte zu erhalten.

Es bleibt abzuwarten, wann OpenZwave die Anpassung für die MultiChannel Associaton nach dem letzten Standard vorgenommen hat.

Fazit:

Dieser Baustein ist ausschließlich für DIY (do it yourself) Projekte gedacht.
Nutzer, die sich mit Arduino auskennen, werden schnell Gefallen an diesem Modul finden.

Die Abmaße des Moduls sind aus unserer Sicht optimal, die Stromversorgung ist recht universell - auch wenn kein paralleler Betrieb von USB und Batterie (3.3V / 5V) möglich ist..
Duch die verschiedenen Modi (immer wach, schlafend, FLiRS ("lauschend") ) kann man sowohl stromsparende Sensoren als auch Aktoren entwickeln.
Das Auslöten des R12 erscheint uns als nicht optimale Variante für das Optimieren des Stromverbrauches. Gerade ungeübten Anwendern ohne die richtigen Hilfsmittel könnte das schwer fallen (+ Garantiefrage).

Was noch fehlt, aber kommen wird ist die weitreichende Unterstützung der Standard-Komponenten wie 1-Wire und SPI  - I2C wurde in der vorliegenden Version umgesetzt..
Die Konfiguration der erstellten Z-Wave Komponenten über das Gateway soll demnächt auch möglich sein.

Dass an der Optimierung der Software gearbeitet wird, wissen wir durch den Direktkontakt zur Entwicklung des Modules.

Es empfielt sich, eine Z-Wave Test-Umgebung zu nutzen, denn das ständige notwendige include/exclude während der Entwicklungsphase möchte sicher nicht jeder auf seinem aktiven SmartHome Gateway durchführen.

Sollten Sie Fragen zu dem Produkt haben, benutzen Sie bitte das Kontaktformular.
Wir bemühen uns, Ihnen eine kurzfristige Antwort zu geben.

Diesen Test werden wir fortführen, besuchen Sie unsere Seite gelegentlich wieder.

> HIER < finden Sie weitere Informationen und Tipps sowie einige Beispiele:

http://z-uno.smarthome.work

 

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