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Das Ausgangssignal des Shelly Add-On plus bei Spannungsmessung am analogen Eingang interessierte mich, und zwar die Frage: Ist es ein U/f-Signal?
Dazu muß man sich kurz ansehen, welche GPIO-Ports das Add-On plus zur Signalübermittlung nutzt:
Dargestellt ist der digitale Koppelbaustein NSi8241, der für die galvanische Trennung der Stromkreise des beherbergenden Shelly-Aktor (hier ein Shelly plus 1) sorgt. Daraus resultiert ja der Umstand, daß des Add-On plus einen diskret aufgebauten U/f-Wandler besitzt, weil die Meßwerte nur digital zum ESP32 übertragen werden können.
Zur Verfügung stehen 4 GPIO-Ports (ESP_DBG_UART, TXD, RXD und GPIO0). Ein Nachverfolgen der Schaltung offenbart rasch, daß ESP_DBG_UART für den digitalen Input (DIG IN) genutzt wird, und die beiden Ports TXD und GPIO0 für den 1-Wire-Bus (digitale Sensorik) benötigt werden. Bleibt der RXD-Port zur Übermittlung der Spannungswerte am ANALOG IN übrig.
Oszillographiert man das Signal an TP5 des Add-On plus, so wird schnell deutlich, daß es sich NICHT um eine U/f-Wandlung handelt: Die analogen Spannungswerte werden PWM-codiert übertragen. Hier das Oszillogramm für 3V Eingangsspannung:
Das Tastverhältnis beträgt 30,78% bei einer Impulsbreite von 536µs.
Bei Null Volt Eingangsspannung sieht das so aus:
...und bei 10V so:
Fasst man die Werte in einer Tabelle zusammen, erkennt man eine (relativ) stabile Grundfrequenz (rd. 580Hz) und die bekannten Abweichungen von der Linearität:
Speist man ein solches PWM-codiertes Signal am GPIO-Port RXD eines x-beliebigen Shelly ein, an den man auch ein Add-On plus anschließen könnte, so lässt sich damit eine relativ frei gestaltbare Anzeige in WebUI bzw. App realisieren. Zu beachten ist, daß ein solcher Shelly AUSSCHLIESSLICH mit Kleinspannung (12V DC oder 24V DC) versorgt werden muß, denn die GPIO-Ports liegen ansonsten auf dem Potential des Außenleiters (Phase, L). Die Grundfrequenz des PWM-Signals sollte zwischen 500Hz und 1kHz liegen.
Anwendungsfall: Anschluß von Sensoren mit time-of-flight-Messung und Impuls-Signal am Ausgang - und vieles andere mehr...
