Nuova Chiavetta ZigBee con il nuovo modulo E18-MS1PA1

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Nuova Chiavetta ZigBee con il nuovo modulo E18-MS1PA1

Questo articolo è stato realizzato da  Giovanni C, un nostro affezionato utente Telegram.

Premessa

La crescita esponenziale dei dispositivi con tecnologia ZigBee ha portato alla nascita di nuovi moduli più performanti in grado di gestire con più affidabilità tali dispositivi.

Prima di utilizzare questo nuovo modulo Zigbee ho sempre utilizzato le chiavette CC2531 con ottimi risultati ma notavo alcune lacune:

  • La portata, anche se migliorata con antenne esterne, non era tantissima.
  • I sensori più lontani, quindi con linkquality basso, erano instabili e spesso si scollegavano non inviando più dati.
  • In presenza di molti sensori collegati, le chiavette stesse erano come rallentate dal carico di lavoro.

Ho cominciato così a frequentare vari gruppi trovando gente molto preparata ma purtroppo quasi tutti di nazionalità russa! Lì sono venuto a conoscenza dei moduli E18-MS1 i quali venivano ampiamente usati dalla loro comunity con ottimi risultati.

l modulo in questione è il E18-MS1, in commercio si trovano 4 tipologie differenti come mostrato nella tabella che segue:

La grossa differenza sta nella potenza da 4 dBm o 20 dBm e la presenza o meno dell’antenna esterna questo fa si che la portata arrivi fino a 1 Km ovviamente in campo aperto ed in condizioni ottimali. 

I Test

A questo punto ho voluto testarli personalmente e non hanno tradito le mie aspettative in quanto le prestazioni erano estremamente superiori delle CC2531 andando a colmare le lacune che avevano.


I test di copertura hanno mostrato un aumento medio del 40% del range, certo i nemici di sempre dello zigbee (muri, solette, pareti, porte, tramezzi, etc) rimangono, ma grazie all’amplificatore di segnale si riscontrano oltre ad un aumento del range anche una stabilità maggiore dei sensori più lontani e quindi con valore linkquality basso. Ad esempio un sensore che utilizzavo per misurare la temperatura posto abbastanza lontano dal coordinator CC2531, con linkquality di 10/15 spesso perdeva il segnale e quindi dovevo o resettarlo o rifare il pairing.
Da quando utilizzo il nuovo modulo, il linkquality è leggermente aumentato max 20 ma non si sono più presentati disconnessioni lo confermano anche i grafici in Home Assistant sia della temperatura che del linkquality.

In queste settimane di utilizzo ho anche notato una reattività superiore dell’addon zigbee2mqtt, effetto causato sia dal microcontroller a bordo del CC2530, che è più veloce e performante di quello del CC2531, sia dell’interfaccia seriale che ho preferito demandare ad un chip esterno (CH340) invece che caricare anche questo lavoro sul chip zigbee che adesso è più libero non dovendosi occupare anche della comunicazione con la macchina host.

L'antenna

Per completezza, ho testato due moduli diversi, uno con antenna interna su PCB ed uno con antenna esterna tramite connettore SMA; sono rimasto meravigliato in quanto la differenza di prestazioni in termini di copertura è stata veramente minima tanto da farmi valutare che non valeva la pena spendere di più per avere connettore ed antenna visti i benefici minimi, oltre all’estetica che, parliamoci chiaro, non era il massimo vedere questi “antennoni” per casa !

PCB

Alla fine dei test, e di tante iterazioni del design del circuito, ho completato il disegno del PCB definitivo alla versione 1.0 ed ho ordinato un batch di schede da un’azienda cinese.

Compatibilità

In ogni caso la compatibilità è totale con i device già esistenti, visto che ho installato lo stesso firmware che usavo prima ZStack 1.2, compilato per questi nuovi chip; si possono anche usare con i vecchi router, quindi un nuovo dongle CC2530 come coordinator e gli stessi CC2531 come router, ovviamente il miglioramento sarà solo relativo alla comunicazione router <-> coordinator ed ai sensori direttamente accoppiati al coordinator; i sensori accoppiati ai vecchi router avranno lo stesso comportamento di prima.

È ovvio che questo hardware ha prestazioni migliori, ma è anche vero che le “barriere” per il segnale zigbee sono sempre le stesse e dipendono dalla struttura dell’ambiente in cui lavorano, ma l’amplificazione di segnale aiuta non poco a rendere tutta la rete mesh zigbee più stabile e affidabile.

Zigbee2mqtt

Prima di tutto dovremmo installare se non presente la nuova reposity per Zigbee2mqtt. Andando sul menù Supervisor, Add-on Store e poi con la nuova modalità per inserirne di nuove premendo i 3 puntini in alto a destra selezioniamo repositories ed incolliamo il seguente link https://github.com/danielwelch/hassio-zigbee2mqtt, poi come al solito installiamo l’addon.

Sulla configurazione di base dovremmo fare 2 modifiche: sostituire “ttyACM0” con “ttyUSB0” per quanto riguarda la porta seriale, poi sotto advanced: aggiungiamo  “rtscts: false“, infine vanno inseriti user e password del vostro broker mqtt (es. mosquitto). 

Cosa molto importante a differenza della vecchia chiavetta usb è da evitare il parametro per disattivare il led su di essa, potrebbe dare problemi (“disable_led: false“).

Se avete già un vecchio coordinator e dovete sostituirlo con uno nuovo va rifatto l’accoppiamento di tutti i sensori; dalle varie prove effettuate è meglio eliminare completamente l’addon zigbee2mqtt, quindi il suo database, e ripartire da zero, per evitare di avere nodi “fantasma” che poi andrebbero cancellati manualmente. 

Ecco come configurare l’addon zigbee2mqtt

 

data_path: /share/zigbee2mqtt
devices: devices.yaml
groups: groups.yaml
homeassistant: true
permit_join: false
mqtt:
base_topic: zigbee2mqtt
server: 'mqtt://core-mosquitto'
user: mqttuser
password: mqttpassword
serial:
port: /dev/ttyUSB0
advanced:
rtscts: false
pan_id: 6754
channel: 11
network_key:
- 1
- 3
- 5
- 7
- 9
- 11
- 13
- 15
- 0
- 2
- 4
- 6
- 8
- 10
- 12
- 13
availability_blacklist: []
ban: []
whitelist: []
queue: {}
socat:
enabled: false
master: 'pty,raw,echo=0,link=/dev/ttyZ2M,mode=777'
slave: 'tcp-listen:8485,keepalive,nodelay,reuseaddr,keepidle=1,keepintvl=1,keepcnt=5'
restartdelay: 1
initialdelay: 1
options: '-d -d'
log: false

Ho notato inoltre delle interferenze con il bluetooth del raspberry che impedivano il paring con alcuni dispositivi, allontanando la chiavetta zigbee con una semplice prolunga USB questo fastidio è scomparso.

Un’altra raccomandazione da seguire, se si ha difficoltà a fare il paring, è verificare la potenza dell’alimentatore, sopratutto se si utilizza ssd o hdd esterni con il raspberry. L’alimentazione insufficiente può creare malfunzionamenti alla chiavetta e di conseguenza alla gestione dei dispositivi associati. 

Cover

Con la stampante 3D ho realizzato un’apposita cover, per dare un minimo di protezione alla PCB ed il modulo CC2530, ed anche renderla più gradevole se usata come router in casa.

Se volete maggiori informazioni a riguardo le troverete a questo link https://forms.gle/84qr7YvCzA1VADTF9

 

12 risposte

  1. Avatar Massimiliano ha detto:

    Complimenti, veramente notevole. Uso Home Assistant da poco tempo è non ho ancora implementato l’uso di nessun gateway usb zigbee visto che sono in possesso di Echo Plus. Sarei intenzionato però ad acquistare u gateway. Sinceramente stavo per acquistare un ConBee II ma mi sono imbattuto in questo articolo. Volevo chiederti se i due dispositivi sono potenzialmente equivalenti o magari presentano differenze significative, in caso comprerei volentieri il tuo prodotto, non ne faccio una questioni di soldi ovviamente, mi piacerebbe capire meglio.

    Grazie

    • Avatar Giovanni C ha detto:

      Non ho mai avuto una conbee per fare una comparazione oggettiva, l’unica cosa che posso dirti è che sono prodotti simili ma al contempo diversi, specialmente sul lato software.
      Conbee funziona tramite deconz, funzionalità base ci sono tutte, non hai la mappa della rete zigbee e non è compatibile con tutti i device zigbee; questa chiavetta con zigbee2mqtt è compatbile con praticamente qualunque device zigbee, ha molto supporto software, tramite addon è possibile una gestione dei device molto comoda, hai la mappa zigbee grafica e puoi persino aggiornare via OTA il firmware dei device (per adesso limitato ad IKEA ma in futuro verrà espanso).
      Conbee ha dalla sua il supportare più device direttamente collegati alla chiavetta, cosa che però non è di solito un vero problema poichè tutti i device zigbee alimentati (come lampadine, smartplug, etc etc) fanno da repeater del segnale oltre ad aumentare il numero dei device totali possibili sulla rete zigbee)

      • Avatar Massimiliano ha detto:

        Grazie per la delucidazione, alcune cose che hai detto effettivamente avevo già avuto modo di approfondirle leggendo qualcosa al riguardo, la mia comparazione riguardava più che altro sotto l’aspetto della potenza del segnale, visto che la tua nuova chiavetta principalmente potenzia questo, oltre ovviamente ad apportare altre migliorie.
        Volevo capire quindi se i due prodotti sotto questo aspetto sono o no simili.
        Poi è chiaro che il Combee è un prodotto dal costo penso superiore al tuo se non altro perchè è prodotto da una vera è proria società con tutti i pro e contro.

        • Avatar Giovanni C ha detto:

          non ho comparazioni oggettive; se può servirti chi ha testato la mia chiavetta ed il gateway Xiaomi originale mi ha riportato che hanno raggio di copertura più o meno identico, leggermente a favore dello Xiaomi ma di poco (mi hanno stimato circa il 95%)

  2. Avatar Andrea ha detto:

    Ciao!
    Grazie per l’ottimo lavoro, ci voleva proprio! Ho una domanda: il chip E18-MS1 è quello da 4 o 40 dBm? Eventualmente è sostituibile?

  3. Avatar gianluca ha detto:

    ciao, ho riempito il form il mese scorso ma non ho mai ricevuto conferma tramite email , come procede ?

    • Avatar Giovanni C ha detto:

      Ciao, controlla se per caso la mail non è finita nello spam, ho appena controllato e tutte le richieste inserite correttamente nel form online hanno avuto risposta via email…

  4. Avatar Antonio ha detto:

    Buonasera,
    articolo interessante, come potrei reperire il tutto per effettuare dei test?
    Grazie per l’aiuto

  5. Avatar pedro ha detto:

    good, you can send me the pcb project files to my email please

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