Hausautomation mit dem Raspberry Pi

Unsere kleine Hausautomation

Ein smarter Gedanke

Das Thema Hausautomation ist momentan eines der am meisten diskutierten Themen, wenn es um die Verbesserung oder den Neubau des eigenen Zuhauses geht. Es lassen sich Steckdosen kontrollieren, Lichter betätigen und sogar Geräte (fern-)steuern. Dass hierfür nicht immer sofort ein ganzes Spezialistenteam zusammengestellt werden muss, wollen wir Euch in diesem Beitrag – und vermutlich noch folgenden – näherbringen. Wir stehen aktuell selbst in den Anfängen der Hausautomation und – steuerung, weshalb wir hier von Grund auf einen Eindruck – aber auch Wissen – weitergeben möchten.

Durch eine Dokumentation sind wir erstmals so richtig aufmerksam auf das Thema geworden. Nach einer Ausstellung für Häuser hat uns das Thema schließlich richtig gepackt und begeistert. Doch haben wir nach einigen Recherchen, sehr schnell festgestellt, dass das Thema den Geldbeutel sehr erleichtern kann. So begannen wir nach einer günstigen Möglichkeit zu suchen. Dabei sind wir auf den Raspberry Pi gestoßen und haben uns dazu auch viele Videos angeschaut.

Wir waren sehr begeistert, was dieses kleine Wunderwerk der Technik doch leisten kann. Hier in diesem Blogbeitrag wollen wir unser, noch sehr kleines, Projekt vorstellen. Natürlich wollen unser Projekt nicht nur vorstellen, sondern auch erklären, was wir angestellt haben. Probleme gab es natürlich auch jede Menge und es werden wahrscheinlich noch einige auf uns zukommen. Dies wird wahrscheinlich nicht der einzige Beitrag zu diesem Thema bleiben, da wir uns natürlich an vielen Dingen versuchen wollen.

Doch nun wollen wir Euch nicht länger auf die Folter spannen und erzählen, woran wir uns versucht haben.

Der Einkauf

Zuallererst musste die Hardware dazu besorgt werden. Dazu haben wir uns die Empfehlungen von YouTubern zu nutze gemacht.

Der Raspberry Pi

Bei dem Raspberry Pi haben wir uns für ein Paket entschieden, welches auf Amazon zu finden ist. Es beinhaltet bereits das wichtigste Zubehör für den Pi. In dem Paket ist der Raspberry Pi * samt Gehäuse, ein HDMI Kabel, ein Netzteil und einer SD-Karte enthalten. Wie dieser aufgesetzt wir erklären wir hier.

Die Funksteckdosen

Steckdosen hatten wir zu dem Zeitpunkt schon, brauchen wir also keine zu kaufen – dachten wir jedenfalls. Was wir zu diesem Zeitpunkt noch nicht wussten, und auf anderen Blogs mit keiner Silbe erwähnt wird, ist, dass Funksteckdosen ebenfalls mithilfe von Protokollen (deren Sprache sozusagen) kommunizieren. Diese sind von Hersteller zu Hersteller verschieden. Manchmal haben sogar die Steckdosen des selben Herstellers unterschiedliche Protokolle. Welche Steckdosen Ihr mit welchem Protokoll verwenden könnt, kann man auf der pilight – Seite (zu pilight später mehr) nachlesen. Wir haben mittlerweile Dosen von drei verschiedenen Herstellern im Einsatz. Einfach mal selbst ausprobieren. Unter unseren Modellen sind Funksteckdosen von Brennenstuhl ( RCS 1000N Comfort * ), Intertechno ( IT 1500 * ) und Globaltronics ( GT-FSA-01 ). Mit letzteren haben wir auch unseren Versuch gestartet.

Nochmals der Hinweis, nicht jede Steckdose von jedem Hersteller kann ferngesteuert werden. Die Funksteckdosen von Voltomat gehen zum Beispiel noch nicht. Jedenfalls laut offiziellen Angaben. Es gibt jedoch viele fleißige Leute die an einer Lösung arbeiten.

Der 433 Mhz Sender und Empfänger

Allein die Steckdosen und der Raspberry Pi machen die Steckdosen noch nicht smart. Dazu braucht man noch einen 433 MHz Sender, welcher die Befehle zum ein- und ausschalten sendet. In vielen Blogs wird darauf hingewiesen, dass man eine 17,3 cm lange Antenne braucht. Wir finden diesen Hinweis sehr empfehlenswert. Es kommt auch in einer kleinen Wohnung zu vielen Störungen. Dazu nimmt man einfach einen Kupferdraht, welcher in vielen Fachmärkten zu erhalten ist.

Wer selbstlernende Steckdosen Zuhause hat kann, aber muss nicht, sich einen Empfänger dazu kaufen. Dieser liest die Funkprotokolle, System ID ( Hauscode ) und die Unit – ID ( Einheit ) aus. Das hat bei uns leider nicht so wirklich funktioniert, darauf gehen wir später nochmal genauer ein. Auch diese Bauteile sind auf Amazon für wenig Geld zu kaufen. Zum anschließen an den RaspberryPi benötigt man nur noch Female to Female und Female to Male Jumperkabel.

Die Steckplatine

Zu guter Letzt, haben wir uns eine Steckplatine von Conrad organisiert. Damit kann man die Schaltungen ein wenig übersichtlicher zu gestalten.

Der elektrische Aufbau

Kleine Lötarbeiten

Als aller erstes würden wir empfehlen die Antennen an den Sender um Empfänger zu löten. Dies sollte für den Anfang keine allzu schwere Aufgabe sein. Nach dem Ihr eure Lötkünste unter Beweis gestellt habt, sollte eure Arbeit wie folgt aussehen:

Der Sender

Der Empfänger

Um die Antenne in diese Form zu bekommen, nehmt einfach einen Stift um wickelt den Kupferdraht darum. Ein kleiner Hinweis, solltet Ihr einen Kupferlackdraht haben, vergesst nicht die Stelle an der Ihr den Draht verlöten wollt, vorher ein wenig abzuschleifen.

 Die Verkabelung

Als nächstes müssen wir den Empfänger und den Sender mit dem Raspberry Pi elektrisch verbinden. Am Ende sollte das ganze dann so aussehen:

Die roten Linien sind die Anschlüsse an den 3,3V Pin (Pin 1) am Raspberry Pi. Die schwarzen sind die Masseanschlüsse (Pin 6) (Ground). Grün sind die Datapins, welche nachher in der Software noch deklariert werden müssen, sodass die entsprechenden Bauteile auch ihre richtigen Signale bekommen. Wir haben den Sender an den GPOI 17 (Pin 11) und den Empfänger an den GPIO 18 (Pin 12) angeschlossen. Während die roten und schwarzen Anschlüsse die selben sein können, müssen die Datapins einzeln belegt werden.

Wer die Stromversorgung auch einzeln haben will, klemmt das rote Kabel des Empfängers an Pin 17 und das schwarze an Pin 9.

Aufpassen bei der Zählweise der Pins, diese geht von links nach rechts. In der ersten Zeile ist Pin 1 und 2 in der zweiten Zeile Pin 3 und 4 usw…

So nun ist der Hardwareteil abgeschlossen, der nächste Schritt wir sein, den RPi ( Raspberry Pi * ) vorzubereiten.

Die Software vorbereiten und installieren

Die Git-Tools

Git ist ein Versionsverwaltungssystem, das viele Entwickler nutzen, um ihre Tools und Programme für andere zur Verfügung zu stellen. Man hat außerdem die Möglichkeit, ein Repository (einfach gesagt: ein Gitprojekt) zu klonen, um es auf dem eigenen Rechner oder im eigenen Projekt zu verwenden.

Die Git-Tools helfen uns dabei, dass wir ein solches Repository klonen können und für die Hausautomation nutzen können.

Sofern Ihr jedoch pilight für die Steuerung von den Steckdosen nutzt, werdet Ihr die Git-Tools nicht brauchen. Wir haben sie genutzt, um eine Alternative zu pilight auszuprobieren.

Herunterladen und Einrichten von pilight

Die Installation von pilight ist mittlerweile recht einfach. Wir müssen nur eine kleine Änderung der Datei „sources.list“ vornehmen.

Die Datei ruft ihr wie folgt auf:

sudo nano /etc/apt/sources.list

Am Ende dieser doch recht überschaulichen Datei fügt ihr folgendes ein:

deb http://apt.pilight.org/ stable main

Das ganze speichert Ihr dann mit Strg + X, Y und Enter ab.

Um diese Quelle verwenden zu können, müssen die heruntergeladenen Pakete geprüft und aktualisiert werden. Dies geschieht mit folgenden Befehl:

1. sudo wget -O - http://apt.pilight.org/pilight.key | sudo apt-key add

   – ( mit der Entertaste abschicken )

2. sudo apt-get -y update

   ( ebenfalls mit Enter abschicken )

Installation von Pilight

Nun da wir die erforderlichen Dateien heruntergeladen und aktualisiert haben können wir pilight ganz einfach mit folgendem Befehl installieren:

sudo apt-get -y install pilight

( wiedermal abschicken mit Enter ). Nun brauchen wir nur noch zu warten, bis pilight installiert ist.

Die Grundeinrichtung von Pilight

Nach dem wir nun pilight installiert haben müssen wir noch kleine Grundeinstellungen ändern. Dies passiert in der Konfigurationsdatei. Diese finden wir, wenn wir

sudo nano /etc/pilight/config.json

eingeben. mit Enter landet ihr dann in der Datei.

Bei den settings solltet ihr den Webserverport von den 5001 auf die 80 ändern.

In der Hardware solltet Ihr, wenn nicht schon voreingestellt, den Sender auf 0 und den receiver auf 1 festlegen. 0 enstspricht dem Pin 11 und 1 enstpricht dem Pin 12 auf dem GPIO. Das Ganze speichert Ihr dann mit STRG + X, Y und Enter ab.

Weitere Erläuterungen zu den hier aufgeführten Dingen findet Ihr im Pilight-Wiki.

Testen und Steuern

Nun haben wir alles zusammen was wir brauchen und können anfangen zu testen. Dazu müssen wir, wie auch auf einem Computer das Programm starten. Dies passiert mit folgendem Befehl: sudo service pilight start. Wenn Ihr später die config.json Datei ändert müsst ihr den pilight Dienst stoppen und wieder starten entweder mit

sudo service pilight stop

, dann

sudo service pilight start

oder mit

sudo service pilight restart

Warum und wieso man die config Datei ändern muss erkläre ich euch weiter unten.

Nun könnt ihr pilight auch in eurem Webbrowser aufrufen, entweder mit http://rasperrypi/ oder mit http://ip-Adresse vom RPi. Eine kleine Empfehlung von uns, weist dem RPi eine feste IP in euerem Router zu.

Das ganze könnte dann mal so aussehen.

Der Empfänger

Den Empfänger startet ihr mit dem Befehl pilight-receive. Jetzt könnt Ihr mal versuchen ob euer Empfänger eure Fernbedienung auslesen kann. Dazu drückt einfach mal die Tasten auf eurer Fernbedienung und schaut was die Console so auspuckt. Leider hat es bei uns nicht funktioniert, deshalb kann ich euch leider kein Bild zeigen. Das Empfänger Programm könnt Ihr mit STRG + C beenden.

Der Sender

Um den Sender zu testen haben wir die Steckdosen von Brennenstuhl verwendet. Zuerst solltet ihr an der Rückseite den kleinen Deckel aufschrauben und die Mikroschalter auf der Rückseite betrachten. Dort werdet Ihr Dip – Schalter mit den Zahlen 1 – 5 und Buchstaben und A -E vorfinden. Die Zahlen beschreiben den oben erwähnten Hauscode und die Buchstaben sind die Unitcodes. Davon sollte sich jeweils einer in der Stellung ON befinden.

Nehmt am besten 1 und A auf ON. Dann steckt die Dose in die Steckdose und gebt auf eurer Console pilight-send -p elro_800_switch -s 1 -u 1 -t ein um dei Dose einzuschalten. Um sie wieder auszuschalten gebt pilight-send -p elro_800_switch -s 1 -u 1 -f ein.

Solltet Ihr andere Dosen verwenden könnt Ihr hier nachschauen welches Protokoll  (-p ) man verwenden muss. Mit dem oben genannten Befehl, kann man auch selbstlernende Steckdosen anlernen. Einfach Dose in die Steckdose stecken und dann den Befehl mit dem richtigen Protokoll absenden und schon weis die Steckdose auf welchen Befehl sie in Zukunft hören sollte.

Die Webgui

Jetzt haben wir pilight installiert und die Hardware zusammengebastelt. Nun können wir uns daran machen die Steckdosen in eine Graphische Oberfläche einzufügen um sie auch über diese zu steuern.

Dazu müssen wir wieder in die config.json Datei. Als erstes müssen wir dem System sagen wie die Steckdose heißt und auf welchen Hauscode sie hören soll. Das sollte dann wie folgt aussehen.

Das Ganze setzt Ihr in die geschweiften Klammern bei Devices.

Nun habt ihr dem System gesagt, wie die Steckdosen heißen und auf welches Protokoll sie reagieren. Auf der Webgui sieht man aber immer noch nichts, dazu kommen wir jetzt.

Nun schreiben wir noch folgendes in die geschweiften Klammern bei „gui“ reinschreiben.

Dabei ist darauf zu achten, dass die Namen in den Devices und in der Gui gleich benannt sind.

Bei „Name“ sind die Wörter frei wählbar, genauso wie bei Group. Bei group legt Ihr lediglich eine Gruppe an, in der Ihr auf der Oberfläche die Steckdosen reinschieben wollt. So räumt ihr die Oberfläche gleichzeitig ein wenig auf.

Bei Media kann man drei Dinge eintragen. Diese sind „all“, „web“, „mobile“, diese Einträge legen fest, von welchem Endgerät die gui gesehen und gesteuert werden kann.

Das wichtige zum Schluss, bevor Ihr die config.json Datei bearbeitet müsst ihr den pilight Dienst erst beenden. Nach der Bearbeitung natürlich auch wieder starten.

Pilight nutzen (Update)

Auf Nachfrage eines Lesers möchte ich hier an der Stelle noch genauer beschreiben, wie wir Pilight bei uns nutzen. Wir haben inzwischen OpenHab als System für Smarthome und nutzen Pilight nur noch für das Steuern der 433 MHz-Funksteckdosen.

Und zwar habe ich mir Skripte für die unterschiedlichen Hersteller geschrieben. Ein Skript für die Steckdosen von Brennenstuhl sieht folgendermaßen aus:

pilight-send -p elro_800_switch -s $1 u $2 $3

Pilight-send ist der gewöhnliche Befehl für Pilight, um einen Befehl zu verschicken. $1, $2 sowie $3 sind die Variablen – also Platzhalter – für die eigentliche Steckdose. Damit OpenHab nun dieses Skript verwendet und die entsprechenden Parameter einträgt, lege ich in einer .items-Datei ein neues Item an. In meinem Beispiel möchte ich einen Monitor über eine Funksteckdose schalten. Meine Item-Definition sieht also folgendermaßen aus:

switch Bildschirm "Bildschirm" ["Switchable"] { exec=">[ON:/home/pi/Scripts/brennenstuhl.sh 2 4 -t] >[OFF:/home/pi/Scripts/brennenstuhl.sh 2 4 -f]" }

Diese Skripte sollen mir die Schreibarbeit abnehmen und für weniger Fehler sorgen, da ich nun nicht mehr den kompletten Befehl eingeben muss. Es wäre aber auch möglich, dass man den pilight-send-Befehl direkt hier einträgt und entsprechend die Variablen durch die eigentlichen Werte ersetzt. Wenn du allerdings mehrere Steckdosen eines Herstellers hast, wäre das ein wenig mühsam.

Du solltest auf jeden Fall beachten, dass jedes Skript, das du anlegst, ausführbar sein muss. Das bedeutet, dass du nach dem Anlegen noch den Befehl

chmod +x DATEINAME

verwendest. Dadurch kann das Skript später ausgeführt werden. Solltest du diesen Schritt nicht machen, so erhältst du eine Fehlermeldung.

Funktionen schalten

Was ist damit gemeint? Wir waren es relativ schnell leid immer alle Steckdosen einzeln einschalten zu müssen. Nun haben wir versucht sie in Gruppen zu schalten. Dies ist aber ein wenig umfangreicher zu realisieren.

Dazu legt Ihr euch einen Ordner an der Scripts heißt. Diesen haben wir im Benutzerverzeichnis vom User Pi angelegt. Ein kleiner Hinweis vom Informatiker, Ordnernamen am Anfang immer mit Großbuchstaben beginnen. Bei Dateinamen immer mit Kleinbuchstaben beginnen.

Nun haben wir in dem Ordner Scripts folgendes angelegt. Wir haben es mal computerON.sh genannt

Der Eintrag sleep bedeutet, dass das System in diesem Moment ruht. Wenn man diesen Eintrag nicht hineinschreibt, schickt der pilight Dienst alle, in diesem Fall Drei, Befehle los und es würde aber nur einer ankommen. Die Zeitangabe dahinter, wird in Sekunden angegeben.

Nun müssen wir dieses Script nur noch von pilight aufrufen und in die GUI einfügen. Dazu müssen wir wieder den pilight Dienst stoppen und die config.json Datei aufrufen.

Probleme

No SSDP Connection found

Nach einem Neustart des Raspberry erschien eine Meldung „No SSDP Connection found“. Diese Fehlermeldung brachte uns ebenfalls fast zum Verzweifeln. Jedoch haben wir nach einigem Ausprobieren und einigen Recherchen die Lösung gefunden.

Es scheint, als bräuchte der Raspberry ein Loopback in seinen iptables. Wieso dies so ist, konnten wir nicht herausfinden.

Sollte diese Meldung auftauchen, beendet Ihr pilight auf dem Raspberry, fügt die Zeile in die iptables ein und startet pilight erneut. Folgende Eingaben müsst Ihr tätigen:

sudo service pilight stop
sudo iptable -A INPUT -s 127.0.0.1 -j ACCEPT
sudo service pilight start

Tipp

Solltet ihr ebenso wie wir ein wenig zu faul sein, um das bei jedem Reboot einzugeben, könnt Ihr euch auch ein Skript anlegen, dass diese Aufgabe bei jedem Reboot für euch erledigt. Dieses Skript müsst Ihr ausführbar machen (chmod +x) und in die Crontabs eintragen.

Übrigens … Thema OpenHab

Wenn die Hausautomation einmal voranschreitet ist es mitunter auch eine gute Idee, auf eine andere Software zu setzen. OpenHab bietet viele Funktionalitäten, eine gute Möglichkeit zur Vernetzung im Smart Home und ist dabei noch kostenlos.

Es läuft auf dem Raspberry Pi und gibt dir die volle Kontrolle über dein Zuhause.

Du findest dazu mehrere Beiträge hier im Blog in der Kategorie Smart Home.

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Summary

Article Name

Hausautomation mit dem Raspberry Pi

Description

Das Thema Hausautomation beschäftigt sehr viele Menschen und kostet oftmals sehr viel Geld. Mit dem Raspberry Pi jedoch ganz sicher nicht!

Author

Marc

Publisher Name

Hobbyblogging