SensorCluster V2.0

Ein ESP32-S2 basiertes IoT-Gerät mit Radar-Präsenzerkennung, Temperaturmessung und MQTT-Integration.

🎯 Features

• LD2410 Radar-Präsenzerkennung - Erkennt Anwesenheit über OUT-Signal (digital)
• DS18B20 Temperatursensor - Präzise Temperaturmessung mit Offset-Korrektur
• NeoPixel LED - RGB-Statusanzeige mit JSON-basierter Steuerung
• Piezo-Beeper - Akustische Signalisierung
• WiFiManager - Einfache WLAN-Konfiguration über Captive Portal
• MQTT Integration - Vollständige Home-Automation-Anbindung
• OTA Updates - Drahtlose Firmware-Updates über ElegantOTA
• Web Interface - Status-Anzeige und Konfiguration

🔌 Hardware

Komponenten

• ESP32-S2 Mikrocontroller (Lolin S2 Mini)
• LD2410 24GHz Radar-Sensor (nur OUT-Pin verwendet)
• DS18B20 Digitaler Temperatursensor (OneWire)
• WS2812B NeoPixel LED
• Piezo-Beeper

Pin-Belegung

Komponente	Pin	Beschreibung
Beeper	GPIO 5	Piezo-Summer
NeoPixel	GPIO 17	WS2812B LED
DS18B20	GPIO 18	OneWire Temperatursensor
LD2410 OUT	GPIO 40	Digitaler Präsenzausgang (HIGH=Präsenz)

📡 MQTT Topics

Status & Heartbeat

• sensorcluster/status - Online/Offline Status (LWT)
• sensorcluster/ip - IP-Adresse des Geräts
• sensorcluster/data - Heartbeat (alle 10s) mit Device-Info

Sensoren (Published)

• sensorcluster/temperature - Temperatur in °C (alle 15s)
• sensorcluster/radar/presence - Präsenzerkennung (0/1)

Steuerung (Subscribe)

Beeper

Topic: sensorcluster/beeper
Format: Zahl (1-20)
Beispiel: 3 (3x piepen)

LED (JSON)

Topic: sensorcluster/led
Format: JSON-String mit optionalen Parametern

Parameter:

• color - RGB Array [R, G, B] (Werte: 0-255)
• on - Einschaltzeit in Millisekunden
• off - Ausschaltzeit in Millisekunden
• count - Anzahl Blink-Wiederholungen (0 = endlos)

Beispiele:

// Feste rote LED
{"color":[255,0,0], "on":0, "off":0}

// Grün blinken 3x
{"color":[0,255,0], "on":500, "off":500, "count":3}

// Blau endlos blinken
{"color":[0,0,255], "on":200, "off":800, "count":0}

// Nur Farbe ändern (behält aktuelles Blink-Muster)
{"color":[255,255,0]}

// Nur Blink-Muster ändern (behält aktuelle Farbe)
{"on":100, "off":100, "count":10}

// LED ausschalten
{"color":[0,0,0], "on":0, "off":0}

⚙️ Konfiguration

WiFi Setup

1. Beim ersten Start öffnet das Gerät einen Access Point: SensorCluster-AP
2. Passwort: 12345678
3. Mit dem AP verbinden - Captive Portal öffnet sich automatisch
4. WLAN-Zugangsdaten und MQTT-Server konfigurieren
5. Gerät startet neu und verbindet sich

MQTT Konfiguration

Kann über das WiFi-Portal konfiguriert werden:

• MQTT Server - IP oder Hostname
• MQTT Port - Standard: 1883
• MQTT User - Optional
• MQTT Passwort - Optional
• MQTT Topic Prefix - Standard: sensorcluster/data

WiFi Reset

• Web-Interface aufrufen: http://<IP-Adresse>/reset
• Oder Reset-Button beim Boot gedrückt halten

🚀 Installation

PlatformIO

# Repository klonen
git clone <repository-url>
cd "SensorCluster V2.0"

# Dependencies installieren
pio pkg install

# Projekt bauen
pio run

# Hochladen (USB)
pio run --target upload

# Serial Monitor
pio device monitor -b 115200

OTA Update

Nach der ersten Installation per USB:

1. Web-Interface öffnen: http://<IP-Adresse>
2. "Firmware Update" anklicken
3. .bin Datei aus .pio/build/lolin_s2_mini/ auswählen
4. Hochladen und auf Neustart warten

🔧 Technische Details

Temperatursensor

• Sensor: DS18B20 (Dallas/Maxim)
• Auflösung: 12-bit (0.0625°C Genauigkeit)
• Leseintervall: 15 Sekunden
• Offset-Korrektur: -3.0°C (anpassbar im Code: temp_offset)
• MQTT: Nur bei Änderung wird gesendet (spart Bandbreite)

Radar-Sensor (LD2410)

• Technologie: 24GHz FMCW Radar
• Modus: Einfacher Präsenzausgang (OUT-Pin)
• Signal: Digitales HIGH = Präsenz erkannt, LOW = keine Präsenz
• Prüfintervall: 100ms (schnelle Reaktion)
• Keine serielle Kommunikation: Nur OUT-Pin wird verwendet

Wichtig: Der LD2410 muss separat konfiguriert werden:

• Empfindlichkeit (stationär/bewegt)
• Verzögerungszeiten (out-hold-time)
• Maximal-Distanz pro Gate

Konfiguration mit:

• HLKRadarTool App (Android/iOS)
• Windows/Linux Config-Tools
• Andere ESP32 mit serieller Verbindung

NeoPixel LED

• Typ: WS2812B
• Helligkeit: 50/255 (ca. 20%)
• Steuerung: JSON-basiert via MQTT
• Modi:
  • Feste Farbe (on=0, off=0)
  • Blinken mit konfigurierbaren Zeiten
  • Zählbare Wiederholungen oder Endlos
• Flexibilität: Alle Parameter einzeln oder kombiniert änderbar

Beeper

• Typ: Passiver Piezo-Summer
• Steuerung: Anzahl-basiert (1-20 Pieptöne)
• Timing: 250ms ein, 250ms aus pro Piepton

📋 Dependencies

[lib_deps]
tzapu/WiFiManager @ ^2.0.17
knolleary/PubSubClient @ ^2.8
ayushsharma82/ElegantOTA @ ^3.1.5
adafruit/Adafruit NeoPixel @ ^1.12.3
milesburton/DallasTemperature @ ^3.11.0
bblanchon/ArduinoJson @ ^7.2.1

Siehe platformio.ini für vollständige Konfiguration.

🏠 Home Assistant Integration

MQTT Sensoren

mqtt:
  sensor:
    - name: "SensorCluster Temperatur"
      state_topic: "sensorcluster/temperature"
      unit_of_measurement: "°C"
      device_class: temperature
      
    - name: "SensorCluster Präsenz"
      state_topic: "sensorcluster/radar/presence"
      payload_on: "1"
      payload_off: "0"
      device_class: occupancy

LED Steuerung

script:
  sensorcluster_led_rot:
    sequence:
      - service: mqtt.publish
        data:
          topic: "sensorcluster/led"
          payload: '{"color":[255,0,0], "on":0, "off":0}'
          
  sensorcluster_led_warnung:
    sequence:
      - service: mqtt.publish
        data:
          topic: "sensorcluster/led"
          payload: '{"color":[255,128,0], "on":200, "off":200, "count":5}'

Automation Beispiel

automation:
  - alias: "Präsenz erkannt - LED grün"
    trigger:
      - platform: mqtt
        topic: "sensorcluster/radar/presence"
        payload: "1"
    action:
      - service: mqtt.publish
        data:
          topic: "sensorcluster/led"
          payload: '{"color":[0,255,0], "on":0, "off":0}'
      - service: mqtt.publish
        data:
          topic: "sensorcluster/beeper"
          payload: "2"

🛠️ Entwicklung

Projekt-Struktur

SensorCluster V2.0/
├── platformio.ini          # PlatformIO Konfiguration
├── src/
│   └── main.cpp           # Hauptprogramm
├── include/               # Header-Dateien
├── lib/                   # Lokale Libraries
└── test/                  # Unit-Tests

Serial Monitor

• Baud Rate: 115200
• Ausgabe: Debug-Informationen, Sensor-Werte, Fehler
• Nützlich für: Debugging, Radar-Status, WiFi-Verbindung

🐛 Troubleshooting

WiFi verbindet nicht

• Prüfe SSID und Passwort
• WiFi Reset durchführen (/reset im Browser)
• Serial Monitor prüfen auf Fehlermeldungen

MQTT verbindet nicht

• MQTT Broker erreichbar? (Ping testen)
• Zugangsdaten korrekt?
• Port 1883 offen?
• Serial Monitor zeigt Verbindungsstatus

Radar reagiert nicht

• Verkabelung prüfen:
  • OUT → GPIO 40
  • VCC → 5V
  • GND → GND
• LD2410 konfiguriert? OUT-Modus muss aktiviert sein
• Serial Monitor: Zeigt Zustandsänderungen

Temperatur -127°C

• DS18B20 nicht angeschlossen
• Falscher Pin (muss GPIO 18 sein)
• Pull-up Widerstand fehlt (meist intern im Modul)
• Sensor defekt

LED funktioniert nicht

• NeoPixel an GPIO 17?
• 5V Stromversorgung ausreichend?
• Datenleitung korrekt?
• JSON-Format in MQTT korrekt?

📝 Lizenz

Dieses Projekt ist Open Source.

🔗 Links

• LD2410 Datasheet
• ESP32-S2 Dokumentation
• PlatformIO Docs
• ArduinoJson Documentation
• Home Assistant MQTT