Unterbrechungsfreie Spannungsversorgung "PIUSV+" direkt ansteuern

Idee

Hier wird der direkten Zugriff auf die Unterbrechungsfreien Stromversorgung PIUSV+, die früher von CW2 und aktuell über Reichelt vertrieben wird, beschrieben. Direkter Zugriff bedeutet, dass die Kommunikation vollständig über die I2C-Schnittstelle erfolgt, wie es die Originalsoftware "piusmon" auch bewerkstelligt.

Der direkte Zugriff hat folgenden Vorteile:

• Die Installation der Originalsoftware "piusmon", die für den Betrieb der USV vorgesehen ist, wird nicht mehr nötig (ggf. sollte diese deinstalliert werden). Die Originalsoftware, die nicht mehr vom ursprünglichen Hersteller supportet wird, arbeitet nicht immer zuverlässig.
• Es muss kein zusätzliches Skript in die piusmon-Software zum sauberen Runterfahren des FHEM-Servers eingebunden werden.
• Die direkte Ansteuerung bietet mehr Möglichkeiten (auch für eigene Erweiterungen). So wird beispielsweise wie hier beschrieben der Shutdown nicht nach einer festen Zeit ausgelöst, sondern abhängig von einer bestimmten Akkusspannung.
• Es können diverse Werte wie Versorgungspannung, Pi-Spannung, Pi-Strom, Pi-Leistung und Akku-Status ausgelesen bzw. angezeigt werden.

Voraussetzung

I2C-Daten werden über ein I2C Interface Modul wie beispielsweise RPII2C, FRM oder NetzerI2C gesendet. Daher muss eines dieser Module zuvor definiert werden (siehe Commandref). Hier wurde der Zugriff auf die I2C-Schnittstelle über das Modul RPII2C realisiert.

In der Datei "99_myUtils.pm" müssen die folgende Funktionen kopiert werden:

sub USV_Werte_auslesen($$)
{
my ($USV_Netzteilspannung_Error_Counter, $USV_Akkuspannung_Error_Counter) = @_;

my $content;
my $u_akku_high;
my $u_akku_low;
my $u_akku;
my $u_netz_high;
my $u_netz_low;
my $u_netz;
my $u_pi_high;
my $u_pi_low;
my $u_pi;
my $i_pi_high;
my $i_pi_low;
my $i_pi;
my $p_pi;
my $usv_meldung

# TWI_CMD_GETVOLTAGE
fhem("set PIi2c_1 writeByte 18 02");

$content=fhem("get PIi2c_1 readblock 18 10",1);
$content=~ m/received : (\d+).(\d+).(\d+).(\d+).(\d+).(\d+).(\d+).(\d+).(\d+).(\d+) |/is;
$u_akku_high=$1;
$u_akku_low=$2;
$u_netz_high=$7;
$u_netz_low=$8;
$u_pi_high=$5;
$u_pi_low=$6;
$i_pi_high=$3;
$i_pi_low=$4;

$u_akku=((($u_akku_high & 0x7F)*256+$u_akku_low)/1000);
$u_netz=((($u_netz_high & 0x7F)*256+$u_netz_low)/1000);
$u_pi=((($u_pi_high & 0x3F)*256+$u_pi_low)/1000);
$i_pi=((($i_pi_high & 0x3F)*256+$i_pi_low)/1000);
$p_pi=floor($u_pi*$i_pi*1000+0.5)/1000;

if ($u_akku<5 && $u_akku>2.5 && $u_netz<6 && $u_pi<6 && $i_pi<3 && not($u_pi==0 && $i_pi>0) && not($i_pi==0 && $u_pi>0))
	{
	if ($u_netz<0.1)
		{
		$USV_Netzteilspannung_Error_Counter++;
		if ($USV_Netzteilspannung_Error_Counter==2) { $usv-meldung="FHEM: USV-Netzspannung fehlt!"; }
		fhem("set USV_Netzteilspannung_Error_Counter $USV_Netzteilspannung_Error_Counter");
		}
	else
		{
		$USV_Netzteilspannung_Error_Counter=0;
		fhem("set USV_Netzteilspannung_Error_Counter $USV_Netzteilspannung_Error_Counter");
		}
	
	if ($u_akku<3.0)
		{
		$USV_Akkuspannung_Error_Counter++;
		if ($USV_Akkuspannung_Error_Counter==2) { $usv-meldung="FHEM: USV-Akkuspannung zu niedrig!"; }
		fhem("set USV_Akkuspannung_Error_Counter $USV_Akkuspannung_Error_Counter");
		}
	else
		{
		$USV_Akkuspannung_Error_Counter=0;
		fhem("set USV_Akkuspannung_Error_Counter $USV_Akkuspannung_Error_Counter");
		}
	
	if (($u_netz<0.1) && ($u_akku>3.0) && ($u_akku<3.5)) # shutdown-Bedingung ermitteln
		{
		$usv-meldung="Raspberry Pi und USV wurden wegen Stromausfall abgeschaltet!";
		USV_abschalten();
		rasp_shutdown();
		}
		
	$u_akku=$u_akku." V (3.0 ... 4.2 V)";
	$u_netz=$u_netz." V (5V)";
	$u_pi=$u_pi." V (5V)";
	$i_pi=$i_pi." A";
	$p_pi=$p_pi." W";
	fhem("set USV_Datagramm $content");
	fhem("set USV_Akkuspannung $u_akku");
	fhem("set USV_Netzteilspannung $u_netz");
	fhem("set USV_Spannung $u_pi");
	fhem("set USV_Strom $i_pi");
	fhem("set USV_Leistung $p_pi");
	fhem("set USV_Meldung $usv_meldung")
	}
}


sub USV_abschalten()
{
# TWI_CMD_SHUTDOWN
fhem("set PIi2c_1 writeByte 18 10");
fhem("set PIi2c_1 writeByte 18 15");
}

sub rasp_shutdown()
{
my @processes = `sudo shutdown -h now`;
}

Anmerkung: Um den Raspberry wie hier direkt vom FHEM aus über den Befehl "sudo shutdown -h now" auszuschalten, muss in die Datei "/etc/sudoers.d/010_pi-nopasswd" hinter dem Eintrag

pi ALL=(ALL) NOPASSWD: ALL

folgendes ergänzt werden

pi ALL=(ALL) NOPASSWD: ALL
fhem ALL=(ALL) NOPASSWD: /sbin/reboot, /sbin/shutdown, /sbin/halt

In der Datei "fhem.cfg" kann dann die Anzeige der USV-Parameter und die Abschaltung der USV beispielsweise folgendermaßen realisiert werden:

#i2C-Schnittstelle einrichten
define PIi2c_1 RPII2C 1

# PI USV+ Netzteilspannung
define USV_Netzteilspannung dummy
attr USV_Netzteilspannung fp_Raspberry 25,460,2,USV Netzteilspannung:
define USV_Netzteilspannung_Error_Counter dummy
define USV_Netzteilspannung_Error_Counter_Init notify global:INITIALIZED set USV_Netzteilspannung_Error_Counter 0

# PI USV+ Akkuspannung
define USV_Akkuspannung dummy
attr USV_Akkuspannung fp_Raspberry 75,460,2,USV Akkuspannung:
define USV_Akkuspannung_Error_Counter dummy
define USV_Akkuspannung_Error_Counter_Init notify global:INITIALIZED set USV_Akkuspannung_Error_Counter 0

# PI USV+ Spannung
define USV_Spannung dummy
attr USV_Spannung fp_Raspberry 125,460,2,USV PI-Spannung:

# PI USV+ Strom
define USV_Strom dummy
attr USV_Strom fp_Raspberry 175,460,2,USV PI-Strom:

# PI USV+ Leistung
define USV_Leistung dummy
attr USV_Leistung fp_Raspberry 225,460,2,USV PI-Leistung:

# PI USV+ Leistung
define USV_Meldung dummy
attr USV_Leistung fp_Raspberry 225,460,2,USV Meldung:

# PI USV+ werte aktualisieren und ggf. Abschalten auslösen
define USV_Werte_auslesen at +*00:00:05 { USV_Werte_auslesen(Value("USV_Netzteilspannung_Error_Counter"),Value("USV_Akkuspannung_Error_Counter")) }

Vollständige Registerbeschreibung (für eigene Erweiterungen)

Die PIUSV+ kann direkt über die I2C Schnittstelle über die Adresse "0x18" angesprochen und angesteuert werden. Achtung: Lt. Foren wurde bei älteren PIUSV+ teilweise die Adresse "0X30" verwendet. Der nächste Wert, der hinter der Adresse an die piusv+ gesendet werden muss, ist als Befehl zu verstehen.

Folgende Befehle sind möglich:

"Status lesen"            0x00   danach muss 1 Byte (Statusregister) gelesen werden
                                 Die einzelnen Bits des Statusregister haben folgende Bedeutung:
                                   Bit0:  Primäre Spannungsversorgung aktiv
                                   Bit1:  Sekundäre Spannungsversorgung aktiv
                                   Bit2:  Akkuspannung zu niedrig
                                   Bit3:  Akku wird geladen
                                   Bit4:  Akku ist voll
                                   Bit5:  Taster S1 betaetigt

"Firmare Version lesen"   0x01   danach müssen 12 Zeichen gelesen werden

"Werte lesen"             0x02   danach müssen 10 Byte gelesen werden
                                 Hier die Reihenfolge bzw. die Bedeutung der 10 gelesenen Bytes:
	                           HIGH_BYTE (UINT) Akku-Spannung in mV	
	                           LOW_BYTE  (UINT) Akku-Spannung in mV
                                   HIGH_BYTE (UINT) Strom in mA, der zum Raspberry Pi fließt
                                   LOW_BYTE  (UINT) Strom in mA, der zum Raspberry Pi fließt
                                   HIGH_BYTE (UINT) 5V-Versorgungsspannung in mV (USV-Spannungversorung für Raspberry Pi)
                                   LOW_BYTE  (UINT) 5V-Versorgungsspannung in mV (USV-Spannungversorung für Raspberry Pi)
                                   HIGH_BYTE (UINT) Spannung in mV am Micro USB-Stecker der USV (primäre Spannungsversorgung)
                                   LOW_BYTE  (UINT) Spannung in mV am Micro USB-Stecker der USV (primäre Spannungsversorgung)
                                   HIGH_BYTE (UINT) Spannung in mV externe Spannungsversorgung (sekundäre Spannungsversorgung)
                                   LOW_BYTE  (UINT) Spannung in mV externe Spannungsversorgung (sekundäre Spannungsversorgung)

"Shutdown auslösen"       0x10   danach muss 1 Byte geschrieben werden
                                 Folgende Werte sind möglich:
                                   0x00 (default Wert): USV wird nach einer Zeit von 30sec. abgeschaltet
                                   0x01...0xFF:	        USV wird nach einer Zeit von 1...255 Sekunden abgeschaltet

Ausblick

Es wäre sinvoll, das hier beschriebene in einem eigenen Modul z.B. "52_I2C_PIUPS_PLUS.pm" unterzubringen, um den Zugriff noch eleganter zu realisieren.