Analoge Türklingel ins Smart-Home integrieren

Seitdem viele Arbeitnehmer verstärkt im Homeoffice arbeiten, haben sich auch die Arten der Arbeitsunterbrechungen verändert. Einerseits lassen sich Ablenkungen, die früher durch Arbeitskollegen entstanden, im Homeoffice mit der richtigen Softwareeinstellung komplett vermeiden. Anderseits gibt es jedoch in der privaten Arbeitsumgebung ganz andere Herausforderungen zu bewältigen.

Eine – oft unterschätzte – Unterbrechung kann die Klingel an der eigenen Haustür darstellen. Diese wird schnell zu einem echten Störfaktor, wenn man regelmäßig vom Klingelgong aus der Arbeit herausgerissen wird. Das lenkt nicht nur während wichtiger Meetings oder innerhalb hochkonzentrierter Arbeitsphasen stark ab, sondern ist oftmals ziemlich lästig. In solchen Situationen wäre es großartig, wenn sich die Klingel einfach stummschalten ließe.

Kaufen oder Eigenbau

Die Idee einer smarten Türklingel hatten bereits viele Hersteller, sodass es mittlerweile etliche (teure) Kauflösungen gibt. Die meisten dieser Produkte sind unter anderem in der Lage, genau dieses Problem zu lösen und lassen sich zudem weitestgehend intuitiv in Betrieb nehmen. Theoretisch könnte sich jeder Interessent einfach eine sogenannte smarte Türklingel kaufen und dieses klotzige Kästchen an seiner Haustür installieren. In der Praxis ist das allerdings nicht so einfach umsetzbar, vor allem dann nicht, wenn du in einem Mehrparteienhaus zur Miete wohnst.

Darüber hinaus ist deren Benutzung i. d. R. ausschließlich über eine spezielle App möglich. Das führt dazu, dass die Klingel aufgrund geschlossener Schnittstellen letztendlich leider nicht so richtig smart ist. Der Versuch, ein solches Produkt in sein eigenes Smart-Home-System zu integrieren, um die Nutzung personalisieren zu können, ist meistens unnötig kompliziert bis unmöglich.

Wenn du all diese Nachteile nicht in Kauf nehmen, aber dennoch eine smarte Türklingel haben möchtest, bleibt nur der Eigenbau!

Einsatzmöglichkeiten Eigenbau

Neben der bereits erwähnten Möglichkeit der zeitweisen Klingeldeaktivierung, gibt es noch weitaus mehr Gründe, für eine selbstgebaute smarte Türklingel. Ein paar weitere Inspirationsideen, wie diese Klingel ins eigene Smart-Home-System integriert werden könnte, wären zum Beispiel:

Synchronisierung mit dem Kalender, um den Gong bei Terminen automatisch zu steuern
Automatische Klingelhinweise aufs Smartphone in Form von (Push-)Nachrichten
Visuelle Klingelbenachrichtigung (vordefinierte Farbe/Blinken), durch smart ansteuerbare Lampen
Bessere Hörbarkeit im Haus durch Abspielen eines Signaltons auf (allen) smart ansteuerbaren Lautsprechern
Smarter Türsummer, um diesen standortunabhängig betätigen zu können
Integration in Szenen der eigenen smarten Hauslogik:
- Automatisches Pausieren von Filmen
- Automatische Deaktivierung der akustischen & visuellen Benachrichtigung, sobald du ins Bett gehst (inkl. Sonderlogik für Notfälle)
- uvm.

Komponenten

Der Umbau der analogen Klingel ist relativ simpel, denn dazu müssen wir lediglich ein paar Komponenten zusammenstecken und anschließend alles miteinander verlöten. Neben der analogen Türklingel mit 8 V, 12 V oder 24 V Wechselspannung benötigen wir außerdem:

einen WLAN-fähigen Mikrocontroller (z. B. Wemos d1 mini)
zwei Wemos d1 mini Relais Shields
eine zweipolige Schraubklemme
einen selbstgebastelten Klingelsensor bestehend aus:
- Antiparallele Diode (1N4148)
- passender Widerstand (abhängig vom Klingeltraffo 330 Ohm für 8 V, 560 Ohm für 12 V, 1.2 Kiloohm für 24V)
- Optokoppler (PC817)

Funktionsweise Klingelsensor

Eine normale analoge Türklingel besteht im Allgemeinen aus drei Komponenten: einem Klingeltaster, einem Klingel-Trafo und der Glocke selbst. Sobald du den Klingeltaster betätigst, schließt sich der Stromkreis zum Türgong. Daraufhin löst dieser ein Klingelgeräusch aus.

In diesen bestehenden Kreislauf müssen wir nun den selbstgebauten Klingelsensor parallel zum Türgong anschließen. Auf diese Weise bekommt der Sensor ebenfalls mit, wenn der Stromkreislauf geschlossen wurde, und kann dementsprechend reagieren. Konkret wandelt er nun das Signal mit Hilfe der Diode und des Widerstands in Gleichstrom um und bringt die LED im Optokoppler zum Leuchten. Dadurch wird der Photowiderstand des Optokopplers überbrückt.

Während die eine Seite des Optokopplers mit dem Ground-Pin des Mikrocontrollers verbunden sein muss, ist es erforderlich, dass die andere Seite an einem der Datenpins angeschlossen wird. Sobald die interne LED den Photowiderstand überbrückt, schließt sich der Stromkreis zwischen Datenpin und Masse. Daraufhin kann der „D1 Mini“ mit einprogrammierter Logik reagieren.

Diese Stelle stellt die eigentliche Schnittstelle zum Smart-Home dar. Sobald die oben beschriebene Änderung eintritt, kann beispielsweise eine Nachricht an einen MQTT Broker gesendet werden. Daraufhin können andere Komponenten im Smart-Home gesteuert werden.

Der verwendete Mikrocontroller kann jedoch nicht nur Nachrichten über MQTT versenden, sondern auch Befehle auf diesem Weg entgegennehmen, um beispielsweise die Relais zu steuern.

Funktionsweise Relais

Die verbauten Relais haben jeweils drei Öffnungen – einen Eingang und zwei Ausgänge.

Der Ausgang „normally closed“ leitet den Strom einfach durch, sofern das Relais keinen anderen Impuls bekommt. Um die normale Funktionsweise der Türklingel auch bei Modulausfall sicherzustellen, schließen wir das Klingelsignal an diesen Ausgang an.

Im Ausgang „normally open“ hingegen ist der Stromfluss normalerweise unterbrochen. Dieser Ausgang eignet sich besonders gut, um den Türsummer zu steuern, da er nur ausgelöst werden soll, wenn der Stromfluss bewusst geschlossen wird.

Die Relaisstellungen schalten wir über den angeschlossenen Datenpin des D1 Mini. Dadurch können wir letztendlich den Stromfluss manipulieren. Im Falle der Klingelstummschaltung müssen wir also ein Signal an das Türgong-Relais senden. Daraufhin wird dieses umgeschaltet, sodass kein Stromimpuls mehr zur nachfolgend angeschlossenen Türglocke gelangen kann.

Zusammenbau Gesamtmodul

Das Gesamtmodul wird, wie in der nachfolgenden Grafik abgebildet, zusammengesteckt. Anschließend müssen wir die Komponenten auf der Unterseite der verwendeten Platine sowohl durch Kabel als auch mit Silberdraht verbinden.

Fazit

Seitdem ich im Homeoffice arbeite, nutze ich die Stummschaltfunktion fast täglich und bin sehr zufrieden mit diesem Feature. Es trägt tatsächlich zu effizienterem Arbeiten bei und konnte mir schon so manche unangenehme Situation ersparen!