Matterbtn

ESP32-H2 Matter Smart Button

Batteriebetriebener Taster mit eigener Platine (auf Basis des ESP32-H2) und eigener Firmware. Er basiert auf dem Matter-Standard und lässt sich damit direkt in Apple Home, Google Home, Amazon Alexa und Home Assistant einbinden.

Features

• Lässt sich in jedes Matter-kompatible Smart Home als Matter Generic Switch einbinden.
• Erkennt mehrere Tastenereignisse (kurzer Druck, langer Druck, Mehrfachdruck bis 5×, Loslassen).
• Dank des Sleep Mode zieht der Taster im Ruhezustand nur etwa 100 µA, wodurch mit einer 280-mAh-Zelle je nach Nutzung eine Laufzeit von bis zu drei Monaten möglich ist.
• Der MCP73831-Ladecontroller lädt den LiPo-Akku per USB-C.
• Die Akkuspannung wird bei jedem Knopfdruck an das Smart Home gesendet, damit erkennbar ist, ob der Taster geladen werden muss.
• Werksreset (Commissioning-Modus) durch 30 Sekunden langes Halten des Knopfes, mit Blink-Feedback bei 10 s und 20 s.

Repository-Aufbau

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├── firmware/     ESP-IDF- + ESP-Matter-Anwendung (C++)
├── hardware/     KiCad-Schaltplan, Platinenlayout und Fertigungsdaten
└── images/       PCB-Renders, Schaltplan-Export, Matter QR Code

firmware/

Anwendungs-Firmware für den ESP32-H2, aufbauend auf Espressifs ESP-Matter-SDK.

• app_main.cpp: Aufbau von Matter-Node und Endpunkten: Generic-Switch-Endpunkt mit dem Funktionsumfang eines Momentschalters (Initial Press, Release, Long Press, Multi-Press) sowie ein Power-Source-Endpunkt für den Akku.
• app_driver.cpp: Tasten-Treiber, LED-Rückmeldung und Batterieüberwachung: kalibrierte Einzelmessungen des ADC, gemittelt über 16 Samples, Kompensation des Spannungsteilers und eine lineare Li-Po-Entladekurve, abgebildet auf Matters Bereich 0–200 für BatPercentRemaining (Schrittweite 0,5 %).

Hinweise zu Bauen, Flashen und Einbinden stehen in firmware/README.md.

hardware/

KiCad-Projekt der runden Platine: ESP32-H2-Modul, USB-C-Buchse, MCP73831-Li-Po-Lader, Spannungsteiler zur Akkumessung, Taster und Antennen-Anpassnetzwerk. Enthält eigene Footprint- und Symbolbibliotheken für die nicht standardisierten Bauteile sowie JLCPCB-fertige Fertigungsdaten (BOM, Bestückung, Gerber) unter hardware/production/.

Das Anpassnetzwerk wurde ausschließlich nach den Vorgaben von Espressif und dem Datenblatt der Antenne entworfen. Um eine ideale Reichweite zu erzielen, müsste man konkrete Messungen vornehmen, für die mir aktuell keine Messgeräte zur Verfügung stehen. Meine Mindestreichweite (überall in meiner 70 m² großen Wohnung) wurde jedoch erreicht.

Software-Änderungen

Ausgangspunkt war examples/generic_switch aus dem ESP-Matter-SDK. Daran wurde Folgendes geändert:

Sleep Mode

Das ursprüngliche Beispiel läuft als Thread-Router mit dauerhaft eingeschaltetem Empfänger und zieht rund 27 mA. Das wären bei einer 280-mAh-Zelle gerade mal knapp 10 Stunden. Deshalb waren einige Änderungen nötig:

• esp_pm_configure() mit light_sleep_enable = true in app_main.cpp, um den Sleep Mode aktivieren zu können.
• .enable_power_save = true in der GPIO-Konfiguration des Tasters, damit der Chip nicht unnötig oft aus dem Sleep Mode geweckt wird.
• Benachrichtigung des ICD-Managers bei Tastendruck (ICDNotifier::NotifyNetworkActivityNotification), damit ein Druck das Gerät sofort in den Active Mode holt.
• Konfiguration in sdkconfig.defaults.esp32h2: OpenThread als Minimal Thread Device, ICD-Server mit den SIT-Werten aus examples/icd_app, Schlafmodus für Funk und BLE sowie CONFIG_ENABLE_CHIP_SHELL=n, weil die Shell im Betrieb sowieso nicht benutzt wird.

Bewusst nicht gesetzt ist CONFIG_PM_POWER_DOWN_PERIPHERAL_IN_LIGHT_SLEEP: Wird die GPIO-Peripherie im Schlaf abgeschaltet, gehen kurze Tastendrücke verloren, weil der Treiber seinen Timer erst beim GPIO-Interrupt wieder startet.

Ergebnis: rund 100 µA im Ruhezustand statt 27 mA.

Power Source / Akku

Im Original nicht vorhanden. Ergänzt wurde ein zweiter Endpunkt mit dem Power-Source-Cluster, der Spannung und Ladezustand meldet. Gemessen wird über einen 1:1-Spannungsteiler am ADC, und zwar bedarfsgesteuert bei jedem Tastendruck statt zyklisch.

Werksreset über die Taste

30 Sekunden Halten löscht die Commissioning-Daten und startet neu, sodass sich der Taster in ein anderes Smart Home einbinden lässt. Bei 10 und 20 Sekunden gibt es je einen längeren Blinkimpuls als Countdown, damit das Halten nicht blind erfolgt.

Status

Privates Projekt. Es fehlt noch ein passendes Gehäuse. Für die bearbeitung der Software wurde KI (Claude) verwendet