Intelligente Jalousien: Automatische Lichtsteuerung mit Arduino & Solarenergie

Komponenten und Zubehör

• SparkFun Arduino Pro Mini 328 – 5 V/16 MHz
• Arduino UNO (zum Programmieren des Pro Mini)
• Temperatursensor (LM35DZ)
• PN2907A PNP-Transistor
• LDR (lichtabhängiger Widerstand)
• Widerstand 10 kΩ
• Widerstand 1 kΩ
• Solarmodul 5 V / 1,5 W
• DC-DC-Booster 5 V
• Lithium-Lademodul (für 3,6 V LiPo)
• JST-Steckverbinder
• Wiederaufladbarer 3,6-V-Lithium-Akku (18650)
• 18650-Batteriehalter
• Servomotor (z. B. Hitec HS-325HB oder Tower Pro MG996R)
• Servo-Kupplung
• Kondensator 100 nF
• Sortierte Anschlussdrähte
• Individuell gefertigte Leiterplatte (z. B. OSH Park)

Benötigte Werkzeuge

• Lötkolben
• Bohrmaschine
• Lötzinn
• Seitenschneider
• Abisolierzange
• Multimeter
• Dremel oder ähnliches Schneidwerkzeug
• Lochrasterplatine / Steckbrett
• Schrumpfschlauch

Apps und Onlinedienste

• Arduino IDE

Projektbeschreibung

Dieses Projekt ist eine Weiterentwicklung der ursprünglichen „Automatisierten solarbetriebenen Horizontaljalousien“. Ziel: Jalousien öffnen und schließen abhängig von Lichtverhältnissen und Temperatur – ganz ohne externe Kabel oder Geräte, um den „Wife Acceptance Factor“ zu wahren. Nach vier Monaten Betrieb zeigten sich Schwachstellen, die in dieser Version behoben wurden.

Funktionen

• Morgens Öffnen (85°) für Lichteinfall
• Abends Schließen (0°) für Privatsphäre
• Bei Überhitzung (>30 °C) Schließen (165°, Lamellen gegen die Sonne)
• Keine externen Kabel, Boxen oder Geräte
• Nachhaltige Stromversorgung (Solar + LiPo), seltenes Batteriewechseln
• Kosten ca. 50 USD (ohne Werkzeuge und Zeit)

Behobene Probleme der ersten Version

1. Solarmodul-Position: Das Haus zeigt nicht exakt nach Süden; im Sommer verschattet das Dach das Modul. Lösung: Bessere Platzierung des Solarmoduls.
2. Servo-Stromverbrauch: Der Servo zog im Ruhezustand 13 mA. Lösung: High-Side-Switch mit PNP-Transistor (PN2907A), um den Servo komplett vom Strom zu trennen.
3. Solarmodul-Spannung: 6-V-Modul ließ das Lademodul (max. 5,5 V) abschalten. Lösung: Passendes 5-V-Modul.
4. Fehlendes Logging: Diagnose war schwierig. Lösung: EEPROM-Logging-Funktion.
5. Keine Trennstecker: Solarpanel und Akku fest verlötet. Lösung: JST-Stecker für einfache Trennung.
6. Referenzspannung für Sensoren: Messungen liefen über den ungeregelten Booster-Ausgang. Lösung: Nutzung des geregelten 5-V-Pins (VCC) des Arduino Pro Mini als Referenz.

Schritt 1: Teileliste

Alle Teile mit Bezugsquellen und ungefähren Preisen sind im Originalartikel aufgeführt. Wichtigste Komponenten: Arduino Pro Mini, LM35DZ, PN2907A, LDR, 5-V-Solarmodul, DC-DC-Booster, LiPo-Lademodul, JST-Stecker, 18650-Akku, Servo, Kupplung, Kondensator, Leiterplatte.

Schritt 2: Werkzeuge

Standard-Elektronikwerkzeug (siehe Liste oben).

Schritt 3: Prototypenbau

Aufbau auf Steckbrett: LiPo-Lademodul an Akku und Solarpanel; Solarpanel-Spannung an A0, Akku-Spannung an A1; Booster-Ausgang an RAW des Pro Mini; gemeinsamer Ground; VCC-Pin des Pro Mini als 5-V-Referenz für Sensoren; LDR mit 10 kΩ als Spannungsteiler an A3; LM35DZ an A2; Servo über PNP-Transistor (Emitter an Booster-5V, Basis über 1 kΩ an Pin 11, Kollektor an Servo-Versorgung); Servo-Signal an Pin 10.

Wichtig: Vor Einbau des Transistors zeigte der Servo 14 mA Ruhestrom. Mit High-Side-Switch (PNP) fiel der Ruhestrom auf Null.

Schritt 4: Programmierung

Programmierung des Pro Mini via Arduino UNO (IC entfernen, TX/RX/RESET/GND/5V verbinden). In der IDE „Arduino Pro or Pro Mini“ wählen. Der Sketch („SmartBlinds“) und die EEPROM-Logging-Bibliothek sind auf GitHub verfügbar.

Schritt 5: Montage

JST-Stecker mit Massivdraht verlängern (ca. 60 cm für Solarpanel, kurz für PCB). PCB zuschneiden, Bauteile platzieren, Drahtlängen vorab abschneiden. LED des DC-DC-Boosters abkratzen (spart ~1 mA). Temperatursensor idealerweise getrennt vom Servo platzieren (hier nicht optimal umgesetzt).

Schritt 6: Endmontage & letzter Upload

EEPROM-Logging aktivieren (im Prototyp auskommentiert). Letzte Strommessung: ~1,5 mA Schlafstrom (LowPower-Bibliothek). Bei 900 mAh Akku theoretisch ~600 h ohne Laden. Betrieb: ~25 mA, Bewegung: 200–500 mA.

Schritt 7: Einbau in die Jalousie

1. Korkenzieher-Antrieb der Zugschnur entfernen (zu viel Widerstand).
2. Kleines Loch für LDR bohren (außenseitig).
3. Servo-Ausschnitt mit Dremel fräsen (außenseitig, passgenau).
4. Kanten abkleben/glätten.
5. PCB in die obere Schiene schieben, LDR durch Loch führen.
6. Servo auf Welle aufsetzen, Set-Schraube festziehen (Startposition 90°).
7. Jalousie am Fenster montieren.
8. Solarmodul in der oberen Fenstermitte anbringen, Kanten entlang der Sprossen kleben.
9. Solarpanel anschließen, Akku verbinden, Jalousie einsetzen – nach 10 s Verzögerung fährt sie in Startposition.
10. Abdeckleiste wieder anbringen.

Schritt 8: Genießen!

Die Jalousien arbeiten seit Monaten zuverlässig. Ein Kuriosum: Bei eingeschaltetem Licht im Flur oben und unten bleiben sie nachts offen – ideal für Vorführungen. An heißen Sommertagen schließen sie bereits bei angenehmen Innentemperaturen, da das Fenster stärker aufheizt.

Code & Ressourcen

• EEPROM-Logging-Bibliothek: GitHub
• SmartBlinds-Sketch: GitHub
• Schaltplan (Fritzing): GitHub