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Das eigene Haus hacken: So baust du dir eine Fernbedienung, die Türen öffnet

    Das eigene Haus hacken: So baust du dir eine Fernbedienung, die Türen öffnet

Wer sich sein Smarthome selbst basteln will, braucht lediglich Grundkenntnisse in Elektronik und Programmierung, die Fähigkeit, einen Lötkolben zu halten und den Mut, sein Heim zu hacken. Wir zeigen am Beispiel einer Türöffner-Fernbedienung, wie man mit wenig Aufwand eine Heimautomation baut, die sich hinter kommerziellen Lösungen nicht verstecken muss.

Wer per Fernbedienung den HTPC oder Beamer hoch und die Jalousien herunterfahren möchte, das Licht dimmen oder die Heizung einschalten möchte, der benötigt eine Heimautomation. Fertige Produkte gibt es in diesem Bereich reichlich: Von der billigsten Funksteckdose (die nur bei gutem Wetter funktioniert) bis zur luxuriösen Produktserie, die die Tür abschließt oder die Heizung steuert.

Wer viel Geld ausgeben möchte, kann die Installation getrost einem Fachmann überlassen. Wer aber Geld sparen möchte und den Drang verspürt, selbst Hand anzulegen, dem bieten sich vielfältige Möglichkeiten. Mit ein paar Mikrocontrollern und einer Handvoll Bauteilen lässt sich nämlich eine Heimautomation (auch mit geringen Vorkenntnissen) relativ einfach selbst bauen.

[metabox keyword="arduino"]Bis vor kurzem galten Mikrocontroller selbst unter vielen Programmierern als biestige Ungetüme. Jedes von ihnen brauchte seinen eigenen, oft sehr teuren Programmer, der die Hardware entsprechend konfiguriert – und selbst dann waren die Mikrocontroller nur im Assembler programmierbar. Doch mit dem Erscheinen der Arduino-Plattform hat sich das grundlegend geändert.

Was ist Arduino?

Die Arduino-Plattform ist eine preiswerte Open-Source-Umgebung für ATMega-Mikrocontroller, die aus verschiedenen ATMega-basierten Experimentier-Platinen besteht. Diese liefern die I/O-Pins des Controllers bequem auf Buchsenleisten und bieten meist – per USB – eine serielle Schnittstelle zur Kommunikation mit dem Controller und zum Upload von Programmen.

Dazu passend gibt es so genannte Shields, mit deren Hilfe man alle möglichen Arten zusätzlicher Hardware auf das Arduino aufstecken kann (ja, wie Lego). Das geht von Ethernet-Schnittstellen über Schrittmotor- oder LED-Treiber bis zu kompletten *Copter-Controllerboards mit Gyroskopen, GPS und Servosteuerung. Die dazu gehörende Java-IDE ist zwar rudimentär, läuft aber auf allen gängigen Betriebssystemen. Vor allem enthält sie viele Libraries, mit denen sich komfortabel arbeiten lässt – und zwar auch dann, wenn man in C, und vor allem in der Programmierung von Mikrocontrollern, nicht allzu geübt ist.

Da auch die Hardware Open Source ist, gibt es reichlich Arduino-kompatible Derivate mit allen nur erdenklichen Erweiterungen oder Variationen. Wem das nicht reicht, der kann sich seinen eigenen Arduino-Klon bauen. Da die Hardware außer dem Mikrocontroller nicht allzu viele Teile hat, geht das sogar mit einfachsten Mitteln und einer Lochraster-Platine.

Welches Arduino passt für die Heimautomation?

Von Arduino selbst gibt es zahlreiche Varianten: Von Allround-Boards mit USB-Anschluss bis zu Spezialplatinen, die sich in Kleidung einnähen lassen. Bei der Heimautomation kommt es aber vor allem darauf an, dass entfernt voneinander verbaute Komponenten miteinander kommunizieren können. Das sollte vorzugsweise per Funk geschehen, denn die wenigsten Wohnungen haben eine Hausbus-Installation oder Ethernet in jeder Ecke.

Bei der Heimautomation müssen sich hauptsächlich kleinste Datenpakete übertragen lassen – zum Beispiel um Schaltbefehle oder Sensordaten zu übermitteln. Dafür WLAN oder Bluetooth zu benutzen, wäre mit Kanonen auf Spatzen geschossen. Aber die Arduino-Welt kennt zum Glück mehr als nur diese beiden Funkstandards aus dem „klassischen Computing“. Am populärsten ist der Zigbee-Standard, der sogar Mesh-Networking unterstützt. Das bedeutet, dass auch Nodes, die einander nicht direkt „sehen“, trotzdem miteinander kommunizieren können. Dieser Luxus hat allerdings seinen Preis, denn die Zigbee-Komponenten sind nicht gerade billig.

Funk mit RFM12

Wer ein wenig tiefer in die Materie einsteigt, wird früher oder später über ein paar günstige Funkmodule stolpern, die dennoch vollwertige Transceiver sind: Sie enthalten sowohl Sender als auch Empfänger und ermöglichen damit bidirektionale Kommunikation im vergleichsweise zivilisierten 868MHz-Band.

Im Onlineshop können Heimhacker Arduino-kompatible Bausätze (und Fertigmodule) namens „JeeNodes“ kaufen, die diese Funkmodule bereits enthalten. Eine passende Library, mit der man die Transceiver nutzen kann, gibt es ebenfalls dazu. Die JeeNodes besitzen selbst keine USB-Schnittstelle, lassen sich aber über ein USB-Seriell-Adapter an einen Rechner anschließen. Damit ist es möglich, sie dann wie gewohnt mit der Arduino-IDE zu programmieren oder die serielle Schnittstelle zur Kommunikation mit dem Controller zu nutzen.

Die Zentrale und ihre Frontends

Was den bisher angesprochenen Bauteilen noch fehlt, ist eine Brücke zur Außenwelt. Die JeeNodes können zwar miteinander kommunizieren, aber nicht mit einem TCP/IP-Netz. Hier bietet sich zum Beispiel ein Raspberry Pi an. Dieser Mini-Computer eignet sich perfekt als Heimautomationszentrale, denn er verbraucht wenig Strom und hat jede Menge IO-Pins, an die sich die Jeenodes (und natürlich auch alle anderen Arduino-Kompatiblen) direkt anschließen lassen. Außerdem gibt es eine Java Runtime Environment (JRE), die darauf läuft. Die ist nötig, wenn OpenHAB zum Einsatz kommen soll.

Der Rasperry Pi (unten) eignet sich hervorragend als Zentrale für die Heimautomatisierung. Der Mini-Computer lässt sich sehr einfach mit einer JeeNode verbinden.
Der Rasperry Pi (unten) eignet sich hervorragend als Zentrale für die Heimautomatisierung. Der Mini-Computer lässt sich sehr einfach mit einer JeeNode verbinden.

OpenHAB (Open Home Automation Bus) ist eine Software und das Herz einer Heimautomationslösung: Über diverse Softwaremodule („Bindings“ im OpenHAB-Jargon) lassen sich viele kommerzielle Heimautomationskomponenten ansprechen. Es gibt aber auch generische Bindings, wie Exec oder HTTP, über die OpenHAB mit so ziemlich jeder nur denkbaren Bastelei kommunizieren kann. Dazu gibt es mächtige Rules und Scripts, die etwa eine Anwesenheitssimulation für Abwesenheitszeiten wie im Urlaub abbilden können.

Es sei erwähnt, dass es noch andere Projekte gibt, die ähnliche Ziele verfolgen, wie etwa das in Perl geschriebene FHEM. Was Bastler verwenden möchten, hängt letzlich von den Rahmenbedingungen und dem persönlichen Geschmack ab.

Links und Literatur

  1. Arduino-Homepage
  2. Arduino Shields
  3. Arduino Derivate
  4. Zigbee-Komponenten
  5. Günstige Funkmodule
  6. Zuteilung der Frequenzbereiche
  7. Online-Shop Jeelabs
  8. Raspberry Pi
  9. Die Java Runtime Environment (JRE)
  10. OpenHAB
  11. Perl-Server FHEM
  12. Data Transmission zu Jeenodes
  13. Serial Hookup JeeNode und Rasberry Pi
  14. Tutorials für Embedded Electronics

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4 Reaktionen
EvaB
EvaB

Hier noch ein tolles Projekt für die Hausatomatisierung über das Raspberry Pi: http://raspberrypiguide.de/howtos/powerpi-raspberry-pi-haussteuerung/

Antworten
Christoph
Christoph

Abgefahren

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Benny
Benny

Leichter gehts mit homecontrol4me, einfach mal googlen, dort gibts ne fertige anleitung, flashbare roms für arduino und ne app für android, hab mit nem funkrelais mein türöffnerknopf gebrückt und das läuft 1A

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John Wayne
John Wayne

Also einen elektronischen Kreislauf anzuzapfen ist immerhin noch machbar. Ich dachte wirklich ich könnte mehr darüber lesen, wie ich wirklich mein Haus anzapfen kann und nicht lediglich den elektron. Türöffner einer Mietwohnung modifiziere. Also ich dachte jetzt wirklich an ein Haus, wie es in der Überschrift auch plakatiert ist.

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