Kabellose Terrarium Steuerung bauen mit Raspberry Pi

11.07.2020 - Sebastian Pech - ~6 Minuten

In einer älteren Serie beschrieb ich die Steuerung eines Terrariums mit Hilfe von Funksteckdosen und kabelgebundenen Sensoren. In diesem Artikel geht es um eine kabellose Variante der Steuerung. Anstelle von pimatic bildet Home Assistant die zentrale Einheit für die Haussteuerung (bzw. Terrarium 😉). Alle Sensoren und Aktoren setzen auf die drahtlose Netzwerktechnologie ZigBee. Die Einrichtung ist dadurch viel einfacher und neue Komponenten können in wenigen Minuten in das Netzwerk aufgenommen werden. Durch die Mesh-Netzwerk Technologie lassen sich weitere Entfernungen zwischen Geräten überbrücken.

Teileliste

Den Kern des Einkaufs bilden ein Raspberry Pi und ein Zigbee Gateway. Die restlichen Komponenten ergeben sich aus dem Einsatzzweck. Mit Sensoren können Temperatur, Luftfeuchtigkeit und offene Türen erkannt werden. Mehrere Funksteckdosen ermöglichen die Schaltung von Beleuchtungen und Heizungen.

Einen vollständigen Raspberry Pi 3 oder 4 von der Einkaufsliste
Zigbee USB-Gateway ConBee II oder RaspBee II
Aqara Temperatur- und Luftfeuchtigkeitssensor
Xiaomi Mi Smart Plug (Zigbee) Ferngesteuerte Steckdose und Stromverbrauchsmessung
Aqara Tür Fenster-Sensor

Raspberry Pi einrichten

Das passende Image von Home Assistant runterladen (bzw. Hass.io)
Mit balenaEtcher oder Rufus das Image auf die SD Karte aufspielen.
SD Karte in den Raspberry Pi stecken.
Wenn der RPI mit W-LAN anstelle eines Netzwerkkabels funktionieren soll muss beim Start ein USB Stick mit passender Konfiguration eingesteckt sein.
Netzteil verbinden (und zur ersten Kontrolle auf Fehlermeldungen einen Monitor anschließen).
Im Browser http://homeassistant.local:8123 oder per IP http://192.168.xxx.xxx:8123 aufrufen.

Dort sollte nun “Preparing Home Assistant” oder der Anmeldebildschirm erscheinen. Während der Wartezeit können die Android oder iPhone Apps installiert werden.

Home Assistant konfigurieren

Die Einrichtung erfolgt mit Hilfe eines kurzen Assistenten. Zuerst erfolgt die Erstellung des Administrator Kontos. Danach versucht Home Assistant anhand des Standorts die Standardeinstellungen zu finden. Nach der Konfiguration erfolgt die Suche nach unterstützen Geräten (bei mir nur die FRITZ!Box). Durch den Klick auf “Finish” erscheint die Startseite der Haussteuerung. Normalerweise ist als Standardkachel ein Wetterdienst voreingestellt.

ZigBee Gateway einrichten

Im Profil “Erweiterter Modus” aktivieren.
Das Add-On “SSH & Web Terminal” unter “Supervision -> Add-Ons” installieren.
“Protection mode” des Add-Ons deaktivieren.
Daten unter “Configuration” anpassen.
Per SSH verbinden. (Putty unter Windows oder ssh unter Linux)
Eingabe ls /dev
Dort wird ttyACA0 stehen. Nach dem einstecken des ConBee sollten neue Einträge erscheinen.
ConBee II Stick in Raspberry Pi einstecken.
Eingabe ls /dev
Nun sollte ttyACA0 erscheinen. Der Wert steht auch auf dem Monitor.
Unter “Supervision -> Add-Ons” das “deCONZ” Add-On installieren.
In der Konfiguration als Device /dev/ttyACM0 eintragen.
Unter “deCONZ” im Menü kann jetzt ein neues Passwort für das Gateway eingetragen werden.
Die Einrichtung der Lichter überspringen.

Sensoren hinzufügen

Im Menü (Die 3 Striche oben links) des deCONZ Add-Ons auf “Geräte -> Sensoren” klicken.
“Neuen Sensor verbinden” anklicken.
Den Button auf dem Aqara Temperatur- und Luftfeuchtigkeitssensor für 3+ Sekunden drücken.
Das Gerät erscheint nun in der Liste. Es kann ein neuer Name vergeben werden “Temperatur Schlangen Oben Links”.
Alle weiteren Sensoren werden nun ebenso eingefügt.
In den Einstellungen unter erweitert muss nun “App verbinden” abgeklickt werden. Jetzt bleiben 60 Sekunden zum Eintragen des Gateways als Integration in Home Assistant.
Im Home Assistant Menü unter “Einstellungen -> Integrationen” das + anklicken.
In der Liste “deCONZ” auswählen und das Gateway in der Liste auswählen.
Die Sensoren erscheinen jetzt als Entitäten.

Aktoren bereitstellen

Die Anbindung des “Xiaomi Mi Smart Plug” ist weniger intuitiv. Anstelle eines Schalters taucht das Gerät bei der Suche nach Sensoren automatisch als “LUMI Smart plug 2” unter “Lichter” auf. Hierzu muss das Gerät in eine Steckdose gesteckt werden. Danach für ca. 5 Sekunden den Knopf an der Oberseite des Steckers drücken. In der deCONZ Oberfläche nach Geräten suchen. Danach ist das Gerät erfasst. Bei mir ist die Entität als “switch.smart_plug_2” in der Home Assistant Liste zu finden.

Regelwerke schreiben

Auf der Seite “Einstellungen -> Automatisierung” den + Button anklicken.
“Notify me if the door opens and I am not at home” als Vorlage auswählen.
Name “Terrarium Tür offen”
Auslöser. Typ “Zustand”, Entität “binary_sensor.schlangentur”, Zu “on”.
Aktionen. Typ “Gerät”, Gerät “Smart Plug 2”, Aktion “Schalte Smart Plug 2 ein.”.
Jetzt aktiviert sich die Steckdose, wenn die Tür geöffnet wird.

Das Regelwerk kann beliebig ergänzt werden. Sinnvoll sind beispielsweise folgende Szenarieren.

Licht einschalten am Morgen.
Licht ausschalten am Abend.
Heizung einschalten, wenn ein Zielwert um 1-2 Grad unterschritten ist (Das Intervall muss vorhanden sein um ein wechselndes ein-/ausschalten zu vermeiden).
Heizung ausschalten, wenn ein Zielwert um 1-2 Grad überschritten ist.
Im Sommer/Winter andere Zeiten und Werte eingeben.
Bei offener Tür eine Nachricht ans Handy schicken oder eine rote Lampe einschalten im Raum.

In dem älteren Artikel gibt es weitere Ideen.

Um die Szenarien umzusetzen verweise ich hier auf die Dokumentation zu Automatisierungen und Skripten weil das Thema sonst diesen Beitrag sprengen würde.

Oberfläche einrichten

Unter “Einstellungen -> Lovelace -> Dashboards” können Dashboard pro Terrarium erstellt werden.
Mit dem + Button lassen sich für jede Entität einzelne Darstellungen auswählen.

Hier beispielsweise die Konfiguration für ein Terrarium mit Schlangen.

views:
  - badges: null
    cards:
      - type: sensor
        entity: sensor.temperatur_schlangen
        graph: line
        name: Schlangen - Temperatur
      - type: sensor
        entity: sensor.temperatur_schlangen_2
        graph: line
        name: Schlangen - Luftfeuchtigkeit
      - type: sensor
        entity: sensor.temperatur_schlangen_3
        graph: line
        name: Schlangen - Luftdruck
      - type: entity
        entity: sensor.temperatur_schlangen_battery_level
        name: Schlangen - Temperatur Batterie
      - type: button
        tap_action:
          action: toggle
        hold_action:
          action: more-info
        show_icon: true
        show_name: true
        entity: binary_sensor.schlangentur
        icon: 'hass:door'
      - type: history-graph
        entities:
          - entity: binary_sensor.schlangentur
        hours_to_show: 24
        refresh_interval: 0
        title: Terrarium Tür
      - type: entity
        entity: sensor.schlangentur_battery_level
        name: Terrarium Tür Batterie
      - type: button
        tap_action:
          action: toggle
        hold_action:
          action: more-info
        show_icon: true
        show_name: true
        entity: switch.smart_plug_2
        name: Steckdose

Fazit

Die Einrichtung von Home Assistant dauert eine gewisse Zeit. Selbst mit dem fertigen Image muss für die Ersteinrichtung etwas Arbeit eingeplant werden. Bei der ersten Nutzung hatte ich Netzwerkprobleme was dazu führte, dass die Add-Ons sich nicht einrichten ließen. Ich musste danach noch einmal mit einem neuen Image beginnen.

Wenn die Geräte einmal erfasst sind und man sich etwas in die Oberfläche eingearbeitet hat lassen sich schöne Dashboards erstellen. Die Einbindung von Geräten mit dem ConBee ist sehr leicht, wenn der Stick fertig eingerichtet und eingebunden wurde. Lediglich die Erfassung der Steckdose als Licht ist gewöhnungsbedürftig. Fällt aber in Home Assistant selber nicht auf.

Im Gegensatz zu pimatic ist das Schreiben von Automatisierungen für meinen Geschmack deutlich umständlicher. Leider wird pimatic aber nicht mehr weiterentwickelt.

Für Bastler die sind ein paar Stunden in die Thematik einarbeiten möchten ist die Steuerung von vielen Terrarien mit einem Raspberry Pi eine interessante Sache. Die Dashboards, Automatisierungen und Historien erlauben eine gute Steuerung und Überwachung aller wichtigen Daten.

Probleme

Add-On Store leer

Bei mir gab es Netzwerkprobleme bei der ersten Einrichtung. Ein neues aufspielen des Images hat geholfen.

W-LAN funktioniert nicht

Die Lösung übernommen aus dem Forum .

Im Profil “Erweiterter Modus” aktivieren.
Das Add-On “SSH & Web Terminal” installieren.
“Protection mode” des Add-Ons deaktivieren.
Daten unter “Configuration” anpassen.
Per SSH verbinden. (Putty unter Windows oder ssh unter Linux)

nmcli radio
nmcli device wifi rescan
nmcli device wifi
nmcli device wifi connect "DEINE SSID" password "DEIN PASSWORT"
ip addr show

Jetzt erscheint "Device 'wlan0' successfully activated with 'ID'.".

Bildquelle: Eigene Erstellung

Allgemein Hobbys Raspberry Pi
Haussteuerung Internet of Things (IoT) Tiere