YAIFM - IKEA Fridans Rollo Motorisierung

ESPHome Firmware für motorisierte IKEA Fridans Raffstores mit ESP32-WROOM-32D.

Features

• Kein Endstop — beide Richtungen stoppen über Encoder-Werte + Stall-Detection
• Positionsspeicherung im NVS — Kalibrierung und Referenz überleben Stromausfall
• Sicherheits-Sperre — Schließen blockiert wenn Referenz ungültig (kein Endlosfahrt)
• Home Assistant Integration — Cover Entity mit Positionsanzeige (0-100%)
• Konfigurierbar über HA — Schritte bis geschlossen, Motorgeschwindigkeit
• Auto-Level — beim ersten Boot automatisch hoch bis Stall, Referenz wird gesetzt
• Stall-Detection — 250ms keine Encoder-Bewegung = Motor stoppt
• Slow-Down — 25% Speed im letzten Tick-Bereich (Schonung des Mechanismus)

Hardware

Komponente	Spezifikation
MCU	ESP32
Motortreiber	DRV8833 H-Bridge
Motor	GA12-N20 DC mit Rotary Encoder (39RPM @ 6V)
Stromversorgung	5V USB-C

Pinout

ESP32 GPIO    ->  DRV8833 / Motor
GPIO14        ->  DRV8833 IN1 (Motor forward PWM)
GPIO27        ->  DRV8833 IN2 (Motor backward PWM)
GPIO16        ->  Encoder C1 (Phase A)
GPIO4         ->  Encoder C2 (Phase B)
GPIO26        ->  DRV8833 EEP (Sleep/Enable)
3.3V          ->  Encoder VCC
GND           ->  Encoder GND + DRV8833 GND

Verdrahtung (komplette Anschluss-Anleitung)

Benötigte Bauteile

Bauteil	Menge	Hinweis
ESP32 DevKit	1	Beliebiges ESP32 Board mit GPIO-Pins
DRV8833 H-Bridge	1	Motortreiber, 2x H-Brücke
GA12-N20 DC Motor mit Encoder	1	39RPM @ 6V, mit Rotary Encoder
USB-C Kabel	1	5V Stromversorgung für ESP32
Dupont-Kabel (weiblich-weiblich)	~10	Für Verbindungen
IKEA Fridans Raffstore	1	Das zu motorisierende Rollo

Schritt-für-Schritt Verkabelung

1. ESP32 → DRV8833 (Motortreiber)

ESP32 Pin     ->  DRV8833 Pin
GPIO14        ->  IN1 (Motor Vorwärts / Runter)
GPIO27        ->  IN2 (Motor Rückwärts / Hoch)
GPIO26        ->  EEP (Sleep/Enable — Driver aktivieren/deaktivieren)
3.3V          ->  VINT (Logik-Spannung, falls vorhanden)
GND           ->  GND

2. DRV8833 → Motor

DRV8833 Pin   ->  Motor Pin
OUT1          ->  Motor Klemme A (Encoder-Seite)
OUT2          ->  Motor Klemme B
VMOT (VIN)    ->  5V (vom ESP32 5V Pin oder USB)
GND           ->  GND (gemeinsam mit ESP32)

3. ESP32 → Encoder (Motor-Encoder)

ESP32 Pin     ->  Encoder Pin
3.3V          ->  VCC (Encoder Stromversorgung)
GND           ->  GND (Encoder Masse)
GPIO4         ->  C2 (Phase B — gelb/weiß)
GPIO16        ->  C1 (Phase A — grün/blau)

GPIO4 und GPIO16 haben interne Pull-Up-Widerstände aktiviert (pullup: true in der YAML). Externe Pull-Ups sind nicht erforderlich.

4. Stromversorgung

USB-C Kabel   ->  ESP32 (5V, mindestens 1A)
ESP32 5V Pin  ->  DRV8833 VMOT/VIN (Motor-Strom)
ESP32 3.3V    ->  Encoder VCC
GND           ->  Gemeinsame Masse für alle Komponenten

⚠️ Wichtig: Alle GND-Pins müssen miteinander verbunden sein (ESP32 GND = DRV8833 GND = Encoder GND). Eine gemeinsame Masse ist zwingend erforderlich, sonst funktioniert die Encoder-Abfrage nicht zuverlässig.

5. Motor im Rollo einbauen

Der GA12-N20 Motor wird in das IKEA Fridans Rollo-Rohr eingesetzt. Die originale manuelle Kurbel wird durch den Motor ersetzt. Der Encoder sitzt direkt am Motor und erfasst jede Umdrehung.

Warum der EEP-Pin (Sleep/Enable) — und nicht einfach IN1/IN2 direkt

Der DRV8833 hat einen EEP-Pin (Enable/Sleep). Wenn EEP LOW ist, ist der Treiber komplett deaktiviert — beide H-Brücken-Ausgänge gehen auf High-Z (hochohmig), der Motor bekommt keinen Strom.

Wir verwenden GPIO26 als EEP mit restore_mode: ALWAYS_OFF. Das bedeutet:

1. Beim Booten ist der Treiber sofort OFF — der ESP32 bootet, GPIO26 ist LOW, der DRV8833 schläft. Erst nach 2 Sekunden (bewusst verzögert) wird der Driver aktiviert.
2. PWM-Ausgänge (IN1/IN2) können beliebige Zustände haben — solange EEP LOW ist, passiert nichts. Der Motor bewegt sich nicht.

⚠️ Das Problem das wir hatten: Ohne EEP hatten die PWM-Pins (GPIO14, GPIO27) beim Booten kurzzeitig undefinierte Zustände. Der DRV8833 interpretierte das als Ansteuerung und der Motor fuhr Vollgas in eine zufällige Richtung — unkontrolliert, bis ESPHome fertig initialisiert war. Bei einem Rollo das oben an der Decke hängt ist das nicht ideal.

Die Lösung: EEP-Pin auf GPIO26, ALWAYS_OFF beim Boot. Der Treiber ist tot bis wir ihn bewusst aktivieren. Erst wenn on_boot durchgelaufen ist (Motor aus → 2s warten → Driver an → 1s warten → Auto-Level), bekommt der Motor Strom. Keine unkontrollierten Fahrten mehr.

Diese Lösung ist zuverlässiger als Software-PWM auf 0 zu setzen, weil der ESP32 während des Boot-Prozesses GPIO-Pins nicht garantiert kontrollieren kann. Hardware-Seitig den Treiber deaktivieren ist die saubere Lösung.

Verdrahtungsplan (Übersicht)

                    +-----------+
                    |   ESP32   |
                    |           |
  USB-C 5V -------> | 5V    3V3 | ---> Encoder VCC
                    |           |
  DRV8833 IN1 <---- | GPIO14    |
  DRV8833 IN2 <---- | GPIO27    |
  DRV8833 EEP <---- | GPIO26    |
  Encoder C1  <--- | GPIO16    |
  Encoder C2  <--- | GPIO4     |
                    |           |
  GND (alle) <----- | GND       |
                    +-----------+
                         |
                    +-----------+
                    |  DRV8833  |
                    |           |
  ESP32 IN1 -----> | IN1   OUT1|---> Motor A
  ESP32 IN2 -----> | IN2   OUT2|---> Motor B
  ESP32 EEP -----> | EEP       |
  ESP32 5V  -----> | VMOT  GND |---> GND (gemeinsam)
                    +-----------+

Installation

1. secrets.yaml anlegen:

   cp secrets.yaml.example secrets.yaml

   Trage deine WLAN-Daten und generierte Keys ein:

   esphome generate-key  # für api_encryption_key

2. Flashen:

   esphome run yaifm-rollo.yaml

3. Einrichtung (Erststart):

   • Beim ersten Boot läuft Auto-Level automatisch (fährt hoch bis Stall)
   • Rollo manuell runterfahren bis es stoppt
   • In Home Assistant: Button "Position als Unten speichern" drücken
   • Fertig — Rollo ist einsatzbereit

Home Assistant Entities

Entity	Typ	Beschreibung
cover.rollo	Cover	Position 0-100%, Open/Close/Stop/Position
number.schritte_bis_ganz_geschlossen	Number	Encoder-Schritte für komplettes Schließen
number.motorgeschwindigkeit	Number	Motor-PWM 20-100%
button.auto_level	Button	Referenz neu kalibrieren
button.position_als_unten_speichern	Button	Unten-Position speichern
button.test_motor_hoch	Button	Test: 2s hochfahren
button.test_motor_runter	Button	Test: 2s runterfahren
button.not_aus	Button	Motor sofort stoppen + Driver aus
button.neustart	Button	ESP32 neustarten
sensor.encoder_position	Sensor	Roher Encoder-Wert
sensor.initialisiert	Sensor	True/False — Referenz gültig?

Sicherheitsfeatures

• Schließen blockiert wenn Referenz ungültig (blind_encoder_abs_open_fully == -999999999)
• Position blockiert wenn Referenz ungültig
• Bewegung blockiert wenn Kalibrierung 0 oder negativ (NVS korrupt)
• Öffnen immer erlaubt — oben ist die sichere Position
• NOT-AUS schaltet Motor + Driver sofort aus

Stromausfall-Verhalten

• Kalibrierung (blind_encoder_rel_closed_fully) → in NVS gespeichert (überlebt)
• Referenz oben (blind_encoder_abs_open_fully) → in NVS gespeichert (überlebt)
• Letzte Position (blind_encoder_rel_current) → in NVS gespeichert (überlebt)
• Nach Reboot: wenn Referenz gültig → Auto-Level wird übersprungen, Werte synchronisiert
• Nach Reboot: wenn Referenz ungültig → Auto-Level läuft automatisch

Bekannte Einschränkungen

Positions-Drift bei häufigen Teilfahrten

Bei häufigem Positionieren auf Zwischenpositionen (z.B. 25%, 50%) kann es zu einer leichten Verschiebung der Endposition kommen. Ursachen:

• Slow-Down Stall: Der Motor fährt im letzten Tick-Bereich mit 25% Speed. Bei manchen Rollos hat der Motor bei 25% nicht genug Kraft → Stall wird fälschlich erkannt → Motor stoppt wenige Ticks vor dem Ziel. Über viele Fahrten summiert sich dieser Fehler.
• Mechanisches Spiel: Der Stoff dehnt/spannt sich unterschiedlich je nach Richtung und Position. Der Encoder misst die Motorwelle, nicht die Stoffposition — kleine Abweichungen sind möglich.
• Stall bei normalem Positionieren: Wenn der Motor beim Erreichen der Zielposition stalled (z.B. durch Widerstand im Mechanismus), wird die aktuelle Position gespeichert — die kann einige Ticks vom echten Ziel abweichen.

Abhilfe:

• Regelmäßiges Auto-Level (Button in HA drücken) korrigiert die Referenz neu
• Komplett Öffnen (0%) startet automatisch ein Auto-Level und referenziert neu
• Bei präzisen Anwendungen: Nach mehreren Teilfahrten einmal komplett öffnen und wieder schließen

⚠️ In der Praxis (3 Rollos über mehrere Wochen getestet) ist die Drift minimal (<1%) und kaum merklich. Die Chance besteht theoretisch, ist aber selten.

Technische Erklärung: Motor-Pipsen am Ziel

Wenn der Motor sein Ziel erreicht (besonders beim Schließen = unten), hörst du ein kurzes Summen/Pipsen. Das ist normal und kein Defekt — hier die Erklärung:

Was passiert im Code

1. Motor fährt mit voller Geschwindigkeit (80% default) zum Ziel
2. Innerhalb der letzten 1000 Encoder-Ticks schaltet der Code auf 25% PWM (Slow-Down)
3. Der GA12-N20 bei 5V hat bei 25% PWM nicht genug Drehmoment um das Rollo (besonders wenn voll ausgerollt = maximales Gewicht) noch zu bewegen
4. Der Encoder dreht sich nicht weiter
5. Die Stall-Erkennung (250ms keine Encoder-Bewegung) schaltet den Motor ab
6. Das kurze Pipsen = die 250ms zwischen "25% PWM wird angelegt" und "Software erkennt dass der Encoder stillsteht und schaltet ab"

Warum 25% und nicht mehr?

Der Slow-Down schont den Mechanismus — der Motor ruckt nicht mit voller Wucht ins Ziel sondern bremst sanft ab. ned14 (Original-Autor) nutzt ebenfalls 25%, hat aber einen kräftigeren 50-RPM Motor bei 6V. Unser 39-RPM bei 5V ist schwächer und reicht bei 25% nicht mehr zum Drehen am Ende.

DRV8833 Fast Decay (Datenblatt-Hintergrund)

Der DRV8833 kennt zwei PWM-Modi (TI Datenblatt SLVSAR1C, Table 3):

• Fast Decay (was wir nutzen): Ein Pin PWM, der andere 0% → Motorwicklung "floating" während PWM off → Strom klingt schnell ab → weniger effektiver Strom
• Slow Decay: Ein Pin HIGH, der andere PWM → Wicklung kurzgeschlossen → Strom zirkuliert weiter → mehr effektives Drehmoment bei gleicher PWM-Rate

Der Code nutzt Fast Decay (Pin A = PWM, Pin B = 0%). Bei 25% PWM ist der effektive Motorstrom dadurch niedriger als bei Slow Decay — ein Grund warum der Motor am Ende nicht mehr dreht. Das ist bewusst so gelassen: das Pipsen dient als akustische Bestätigung dass das Rollo angekommen ist.

DRV8833 interne Overcurrent Protection (OCP)

Das DRV8833 Datenblatt beschreibt eine interne Überstromschutz-Schaltung die bei Stall-Strom automatisch ein- und ausschaltet (OCP retry period). Das HW-627 Breakout-Board hat Kondensatoren und Widerstände die den OCP-Schwellwert möglicherweise niedrig setzen. Das kann ebenfalls zum Pipsen beitragen — der Chip schaltet den Strom zyklisch ein/aus bis die Software den Motor endgültig abschaltet.

Quelle: TI DRV8833 Datenblatt SLVSAR1C, Section "Protection Circuits" + ned14 Build-Anleitung (Beobachtung der HW-627 OCP bei Stall).

Fazit: Das Pipsen ist kein Bug sondern ein Feature — es bestätigt dass das Rollo korrekt am Ziel angekommen ist. Keine Code-Änderung nötig.

Lizenz

Dieses Projekt verwendet eine doppelte Lizenz:

• Software (ESPHome YAML, Skripte, Dokumentation): GPL-3.0 — siehe LICENSE
• 3D-Druck-Dateien (STL im Ordner /stl/): CC-BY-4.0 — Original-Designs von AndBu/YAIFM

3D-Druck-Dateien (STL)

Die STL-Dateien liegen im Ordner stl/ und können direkt herunterladen und gedruckt werden.

⚠️ WICHTIG: Diese STL-Dateien sind NICHT von uns! Sie stammen vom Original-Projekt AndBu/YAIFM und wurden von uns unverändert übernommen. Wir hosten sie hier nur als Bequemlichkeit damit man alles an einem Ort hat. Die Designs stehen unter CC-BY-4.0 (Creative Commons Attribution 4.0 International). Alle Urheberrechte liegen beim Original-Autor AndBu.

Datei	Beschreibung
YAIFM_motor_holder.stl	Halterung für den GA12-N20 Motor im Rollo-Rohr
YAIFM_hub.stl	Adapter-Hub für die Motorwelle auf das Rollo
YAIFM_lid.stl	Deckel für die Motor-Halterung
YAIFM_clip.stl	Befestigungs-Clip
YAIFM_PCB_holder.stl	Halterung für eine kleine Platine (optional)
YAIFM_switch_holder.stl	Halterung für den Endstop-Schalter (nur beim Original, wir verwenden keinen)
motor_holder_for_switch_holder.stl	Motor-Halterung mit Endstop-Integration
YAIFM_tolerance_checker__hub.stl	Toleranz-Tester für den Hub (vor dem Druck testen!)

Hub-Toleranzen (stl/different_hub_hole_clearances/)

Da jeder 3D-Drucker etwas unterschiedliche Maße produziert, gibt es den Hub in verschiedenen Toleranzen:

Datei	Toleranz
YAIFM_hub_minus_0.05mm_hole_clearance.stl	0.05mm enger
YAIFM_hub_plus_0.05mm_hole_clearance.stl	0.05mm weiter
YAIFM_hub_plus_0.1mm_hole_clearance.stl	0.1mm weiter

💡 Tipp: Erst den YAIFM_tolerance_checker__hub.stl drucken und testen welche Toleranz am besten auf euren Drucker und euer Rollo passt. Dann den passenden Hub auswählen.

Druck-Empfehlungen

• Material: PLA oder PETG
• Schichtdicke: 0.2mm
• Füllung: 30-40% (Motor-Halterung), 20% (Hub/Deckel)
• Support: Nur bei der Motor-Halterung falls nötig

Danksagung

Dies ist ein Fork/Neuimplementierung basierend auf zwei Projekten:

• AndBu/YAIFM — Das Original-Projekt. Verwendet ESP8266 + Endstop-Schalter für die Referenzierung. Wir haben das Konzept übernommen, aber auf ESP32 portiert und den Endstop komplett entfernt.
• ned14/YAIFM — Unsere Architektur-Vorlage. Diese Version kommt bereits ohne Endstop aus und nutzt reine Encoder-basierte Stall-Detection für beide Richtungen. Die gesamte Bewegungslogik (do_position_blind Script, Auto-Level, Slow-Down) basiert auf ned14's Arbeit.

Unterschiede zum Original (AndBu)

Feature	AndBu (Original)	Diese Version
MCU	ESP8266 (Wemos D1 Mini)	ESP32-WROOM-32D
Endstop	Creality Ender 3 Schalter (Pflicht)	Keiner — Stall-Detection
Referenzierung	Endstop oben	Auto-Level: hoch bis Stall
Positionsspeicherung	Neu kalibrieren nach Reboot	NVS (Flash) — überlebt Stromausfall
Framework	Arduino	ESPHome (ESP-IDF)
HA Integration	Cover (basic)	Cover mit Position 0-100% + Buttons
Sicherheits-Sperre	Keine	Schließen blockiert wenn Referenz ungültig
NOT-AUS	Keine	Motor + Driver sofort aus
Test-Buttons	Keine	Motor Hoch/Runter (2s Testlauf)
Motorgeschwindigkeit	Fest	Konfigurierbar 20-100% über HA
EEP Driver Enable	Nicht verwendet	DRV8833 Sleep/Enable (GPIO26)
Neustart-Button	Keine	ESP32 Remote-Reboot über HA

Unterschiede zur Vorlage (ned14)

Feature	ned14	Diese Version
NVS-Persistenz	Encoder-Wert	Encoder-Wert + Referenz + Kalibrierung
Boot-Verhalten	Immer Auto-Level	Auto-Level nur bei ungültiger Referenz
Close-Sperre	Keine	Blockiert wenn Referenz ungültig
Position-Sperre	Keine	Blockiert wenn Referenz ungültig
Bewegungs-Sperre	Keine	Blockiert wenn Kalibrierung 0 (NVS korrupt)
HA Toleranz	0.1% (99.9% = CLOSED)	2% (98% = CLOSED) — verhindert falsche "offen" Anzeige
EEP Driver	Nicht verwendet	DRV8833 Sleep/Enable Pin (GPIO26)
NOT-AUS	Keine	Motor + Driver sofort aus
Test-Buttons	Keine	Motor Hoch/Runter (2s Testlauf)
Neustart-Button	Keine	ESP32 Remote-Reboot über HA
Motorgeschwindigkeit	Fest	Konfigurierbar 20-100% über HA Number-Entity