Do It Yourself – Folge 1 – Raspberry Pi als Low Budget Smart Home Zentrale

Haus- und Heimautomatisierung spielt in unser Gesellschaft eine immer wichtiger werdende Rolle. Es gibt viele Standarts, noch viel mehr Hersteller und wenn man sich für ein Gesamtsystem entschieden hat, ist man meist daran gebunden oder man nutzt erweiterbare Lösungen wie Homee. Alternativ baut man das Ganze selbst und ermöglicht somit jede denkbare Erweiterbarkeit sowie die Funktionen seiner kleinen Zentrale selbst zu bestimmen. Ziel ist es einen handelsüblichen Raspberry Pi in eine kleine Smart Home Zentrale mit allem was dazugehört zu verwandeln.

Update: Eine aktuellere und eventuell auch einfachere Anleitung findet ihr inzwischen HIER (Neue Pimatic Version mit Arduino Plugin)

Das habe ich für die kommenden Folgen geplant (Reihenfolge kann abweichen):

• Wireless Sensor -> Funk Temperatursensoren / Multisensoren
• Licht-/Helligkeit Sensor
• Feuchtigkeits-/Temperatursensor bauen und integrieren
• Tür- und Fensterkontakte
• Automatisierte Ereignisse wie:
  • Anwesenheitskontrolle
  • Radio anschalten, wenn der PC an ist
  • Heizung an, wenn Zimmer/Wohnung zu kalt / Aus wenn Fenster auf
  • bestimmte Lampengruppen mit einer Taste steuern (Stimmungslicht)
• Türschloss
• Integration von anderen fertigen Lösungen und/oder Komponenten (z.B. Z-Wave)

Änderungen vorbehalten - Sollte ich in den nächsten Tagen/Wochen andere Ideen oder Geistesblitze haben könnte es sein, dass ich den Kurs unseres kleinen Do-It-Yourself-Projektes nochmal anpasse. Habt Ihr Ideen oder Wünsche was die kleine Zentrale können sollte und vielleicht schon eine Idee, in der Umsetzung? Dann schreibt uns und gemeinsam machen wir etwas draus! Im ersten Teil unserer Step-by-Step-Serie wird beschrieben, wie der Raspberry Pi inkl. der notwendigen Hard- und Software eingerichtet werden muss.

Vorab: Auch wenn in der folgenden Beschreibung Befehle wie “apt-get install“ auftauchen und das ganze sehr technisch aussieht, ist es kein Hexenwerk. Es sind keine Programmierkenntnisse oder tiefgreifendes Linuxwissen zur Umsetzung notwendig. Die Fähigkeit genau zu lesen, nachzubauen und die nötige Sorgfalt, die angegebenen Schritte in der angegebenen Reihenfolge durchzuführen ist jedoch von Vorteil ;) Solltet Ihr dennoch an irgendeiner Stelle nicht weiterkommen, stehen wir euch gern mit Rat und Tat zur Seite!

Das braucht Ihr für Folge 1:

• Raspberry Pi
• Micro USB Kabel
• SD Karte 8GB
• SD-Cardreader (Zur Installation der Dateien auf die Karte)
• WiFi-Stick
• Einen PC-Arbeitsplatz mit LAN
• HDMI-Kabel
• Tool (kostenlos zum Download): Putty

[carousel arrows="display" buttons="display" caption="display"] [panel title="Zubehör" description="Das gesamte Set"][/panel] [panel title="Zubehör" description="USB Ladekabel USB - Micro USB"][/panel] [panel title="Zubehör" description="USB Netzteil"][/panel] [panel title="Zubehör" description="Kartenleser - Cardreader"][/panel] [panel title="Zubehör" description="WiFi / WLAN Stick"][/panel] [panel title="Zubehör" description="SD Speicherkarte"][/panel] [panel title="Zubehör" description="HDMI Kabel"][/panel] [/carousel]

Installation und Einrichtung des Raspberrys

1. Auto Installer Downloaden -->ZIP for Windows[icons icon="icon-link" color="#1e73be" size="13"]
2. SD Karte FAT32 Formatieren, ZIP auf Root entpacken.
3. SD Karte in RPi Stecken, LAN mit Internet verbinden, 10 min warten (Status kann über HDMI verfolgt werden, aber nicht erforderlich)
4. IP Adresse erfahren (über HDMI oder Router DHCP Log)
   
5. Putty Exe downloaden, starten, (IP: 192.168.XXX.XXX Benutzer:root Passwort: raspbian) --> das login ist immer dann wieder notwendig, wenn ihr die Verbindung trennt, z.B. bei einem Neustart. Ihr kommt so immer wieder zum Terminal.
6. Lua

   passwd

   1

   passwd

   Passwort ändern:
   →neues PW eingeben, merken
7. Lua

   dpkg-reconfigure locales

   1	dpkg-reconfigure locales

   Sprache einstellen:
   →de_DE.UTF8 UTF8” auswählen
8. Lua

   dpkg-reconfigure tzdata

   1	dpkg-reconfigure tzdata

   Zeitzone:
   → Europe →Berlin auswählen
   [carousel arrows="display" buttons="display" caption="display"] [panel title="Konfiguration" description="dpkg-reconfigure locales: de_DE.UTF8 UTF8 auswählen"][/panel] [panel title="Konfiguration" description="dpkg-reconfigure tzdata: Berlin auswählen"][/panel] [panel title="Konfiguration" description="dpkg-reconfigure tzdata: Eurpe auswählen"][/panel] [/carousel]
9. Lua

   cp /vmlinuz /boot/kernel.img

   1	cp /vmlinuz /boot/kernel.img

   Firmware Update installieren
10. Lua

    apt-get install raspi-copies-and-fills

    1	apt-get install raspi-copies-and-fills

    speichermanagement Erweiterung installieren
11. Lua

    reboot

    1

    reboot

    ausführen und den Raspberry neu starten

Herzlichen Glückwunsch – die erste Etappe ist geschafft! Euer Raspian ist nun mit allen Grundfunktionen installiert. Linux ist weitestgehend modular, somit werden alle benötigten Pakete manuell bzw. automatisch (wenn Abhängigkeiten vorhanden sind) installiert.

dann

um alle installierten packete zu aktualisieren (mit ok bestätigen)

 

WiFi installieren

Beim TP-Link TL-WN725N gibt es 2 Versionen. Bei Version 1 fallen die Schritte j. - p. weg, bei Version 2 sind diese unbedingt notwendig. Verschickt werden fast nur noch V2 Sticks. Identifizieren kann man die Version anhand des Typenschildes auf der Verpackung (Grafik: TP-Link)

Andere WLAN Sticks Funktionieren auch, mehr Infomaterial auf Englisch gibt es hier: elinux.org

Update 14.09.2014: Punkt 7 und Punkt 18 wurden noch einmal angepasst!

1. Lua

   apt-get install wireless-tools

   1	apt-get install wireless-tools

   installiert wichtige Tools für die Konfiguration
2. Lua

   apt-get install nano

   1	apt-get install nano

   installiert Texteditor
3. Lua

   apt-get install wpasupplicant

   1	apt-get install wpasupplicant

   installiert (WLAN-Verschlüsselungs-Toolkit)
4. Lua

   apt-get install usbutils

   1	apt-get install usbutils

   Paket zum USB-Gerät listen
5. Lua

   apt-get install rpi-update

   1	apt-get install rpi-update

   Firmware Update Utility installieren
6. Lua

   apt-get install curl

   1	apt-get install curl

   wichtig für Firmware update
7. Lua

   rpi-update bdc1ecc6c89d23d9edd0ed23d2b3c13063b3beb7

   1	rpi-update bdc1ecc6c89d23d9edd0ed23d2b3c13063b3beb7

   Firmware Update ausführen, dauert ein paar Minuten.
8. Lua

   reboot

   1

   reboot

   ausführen, warten bis Raspberry neu gestartet ist und neu einloggen via SSH
9. Lua

   cd /home

   1

   cd /home

   ins home verzeichniss wechseln
10. Lua

    wget https://dl.dropboxusercontent.com/u/80256631/8188eu-20140705.tar.gz

    1	wget https://dl.dropboxusercontent.com/u/80256631/8188eu-20140705.tar.gz

    ausführen und treiber downloaden.
11. Lua

    tar -zxvf 8188eu-20140705.tar.gz

    1	tar -zxvf 8188eu-20140705.tar.gz

    ausführen zum entpacken
12. Lua

    install -p -m 644 8188eu.ko /lib/modules/3.12.26+/kernel/drivers/net/wireless

    1	install -p -m 644 8188eu.ko /lib/modules/3.12.26+/kernel/drivers/net/wireless

13. Lua

    insmod /lib/modules/3.12.26+/kernel/drivers/net/wireless/8188eu.ko

    1	insmod /lib/modules/3.12.26+/kernel/drivers/net/wireless/8188eu.ko

14. Lua

    depmod -a

    1

    depmod -a

15. Lua

    reboot

    1

    reboot

    treiber sind nun installiert.
16. via SSH wieder ins Raspberry einloggen
17. Lua

    iwconfig

    1

    iwconfig

    zeigt wlan0, wenn Treiber initialisiert und WiFi geladen ist.
    Kommentar: So in etwa sieht der Output aus. Wichtig ist, dass "wlan0" dabei steht.
    
    Lua

    wlan0 IEEE 802.11bgn ESSID:off/any Mode:Managed Access Point: Not-Associated Tx-Power=0 dBm Retry long limit:7 RTS thr:off Fragment thr:off Encryption key:off Power Management:on lo no wireless extensions. eth0 no wireless extensions.

    1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

    wlan0       IEEE 802.11bgn  ESSID:off/any                          Mode:Managed  Access Point: Not-Associated   Tx-Power=0 dBm                  Retry  long limit:7   RTS thr:off   Fragment thr:off                Encryption key:off                Power Management:on lo            no wireless extensions. eth0        no wireless extensions.

18. Lua

    nano /etc/network/interfaces

    1	nano /etc/network/interfaces

    Mit dem Befehl die Netwerk-Konfigurationsdatei öffnen. Diese sieht in etwa so aus:
    
    Lua

    auto lo iface lo inet loopback auto eth0 iface eth0 inet dhcp

    1 2 3 4 5

    auto lo iface lo inet loopback   auto eth0 iface eth0 inet dhcp

    Den folgenden Block am Ende ergänzen:
    
    Lua

    auto wlan0 allow-hotplug wlan0 iface wlan0 inet dhcp wpa-ap-scan 1 wpa-scan-ssid 1 wpa-ssid “WLAN-NAME” wpa-psk “WLAN-SCHLÜSSEL”

    1 2 3 4 5 6 7

    auto wlan0 allow-hotplug wlan0 iface wlan0 inet dhcp wpa-ap-scan 1 wpa-scan-ssid 1 wpa-ssid “WLAN-NAME” wpa-psk “WLAN-SCHLÜSSEL”

    Dann sieht das ganze wie folgt aus:
    
    Lua

    auto lo iface lo inet loopback auto eth0 iface eth0 inet dhcp auto wlan0 allow-hotplug wlan0 iface wlan0 inet dhcp wpa-ap-scan 1 wpa-scan-ssid 1 wpa-ssid “WLAN-NAME” wpa-psk “WLAN-SCHLÜSSEL”

    1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

    auto lo iface lo inet loopback   auto eth0 iface eth0 inet dhcp   auto wlan0 allow-hotplug wlan0 iface wlan0 inet dhcp wpa-ap-scan 1 wpa-scan-ssid 1 wpa-ssid “WLAN-NAME” wpa-psk “WLAN-SCHLÜSSEL”

    Speichern mit ctrl+x -->y (yes) --> enter
19. Lua

    service networking restart

    1	service networking restart

    ausführen und Netzwerk neu starten. Wenn alles funktioniert hat, wird in der Konsole nun via DHCP eine IP zugewiesen. Das WLAN ist verbunden (siehe Screenshot):

    

Das LAN Kabel kann nun entfernt werden, denn das Raspberry wird sich in Zukunft automatisch per WLAN verbinden. Die neue IP Adresse steht bei “bound” (Grafik ganz unten). Damit habt Ihr es schon geschafft und eure eigene kleine Smart Home Zentrale fertig installiert. In den kommenden Folgen werden wir diese dann mithilfe verschiedener Aktoren und Sensoren mit Daten füttern und somit zu einem nicht mehr wegzudenkendem Helfer der eigenen vier Wände werden lassen.

Ausblick

Folge 2 – Einrichten des Raspberry und Pilight Homeautomatisierungssoftware - Steuerung von Steckdosen über Dein Smartphone/Tablet Das braucht Ihr für Folge 2:

• RadioFrequenz (RF)- Sender + Empfänger
• Mind. 1 Funksteckdose
• PC-Arbeitsplatz
• Installiertes Raspbian mit SSH Zugriff Tool

Bei Fragen komm doch bitte in unser Forum. Ich versuche dort weitestgehend zu helfen.

Hardware Installation und die Fernsteuerung von Funksteckdosen über das Smartphone

Do It Yourself – Folge 2: Pilight – Raspberry Pi als Low Budget Smart Home Zentrale

Einführung in Pimatic und damit die Automatisierung der Komponenten

Do It Yourself – Folge 3: Pimatic – Raspberry Pi als Low Budget Smart Home Zentrale

Zusätzliche Komponente Temperatur für Pimatic

Do It Yourself – Folge 4: Temperatursensor – Raspberry Pi als Low Budget Zentrale

Push und Heizungssteuerung

DIY – Folge 5: Push und Heizungssteuerung – Raspberry Pi Zentrale

Update: Neue Pimatic Version

Raspberry Pi DIY Zentrale (Update) – Neue Pimatic Version mit Arduino Plugin