Umsetzung der Hausautomatisierung mit einem Raspberry Pi Rev. 2

Ich möchte euch an dieser Stelle Schritt-für-Schritt erklären, wie ihr eine Raspberry Pi einrichtet, wie ihr die einzelnen Features umsetzt und das Ganze visuell aufbereitet. Daher sind eventuell viele Informationen bereits bekannt.


Vorbereitung des Raspberry Pi

Betriebssystem aufspielen - Raspbian

Sollte jemand schon einmal ein System aufgesetzt, der kann diese Punkte mit Sicherheit überspringen und einen Blick auf den nächsten Artikel werfen. Beachtet zudem meine Auflistung der aktuell verwendeten Hardware!

 

Als erstes muss der Raspberry Pi 2 Modell B ein Betriebssystem bekommen. Die Vorgehensweise lässt sich so beschreiben:

 

1. "Raspbian Debian wheezy" herunterladen

     Download: Raspbian wheezy - ZIP-Archiv

 

2. Das Heruntergeladene ZIP_Archiv muss nun in ein bootable Image auf eine SD-Karte entpackt werden.

    Über folgenden Link könnt ihr euch dafür "Win32 Disk Imager" herunterladen.

    Download: Win32DiskImager - Installer

 

3. Das Programm einmal gestartet führt euch weitestgehend intuitiv durch das Prozedere, als Resultat habt ihr nun eine SD-Karte mit "Raspbian Debian wheezy".

 

4. Nehmt die SD-Karte und steckt sie in den dafür vorgesehenen SD-Karten-Slot eures Raspberry's. Fertig.

 

5. Als Info schon jetzt: Username: "pi" und Passwort "raspberry" sind per default voreingestellt, das ändern wir später noch.

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Raspberry Pi 2 Modell B: Alte SD-Karte weiterverwenden

Dieser Punkt ist relevant für etwas erfahrenere Nutzer, da bereits bestimmte Voreinstellungen durchgeführt wurden, ansonsten geht es weiter mit dem nächsten Punkt.

Im Gegensatz zu älteren Modellen hat sich bei dem neuen Raspberry Pi 2 Modell B etwas an internen Adresstabellen geändert, was dazu führt, dass GPIO nicht mehr korrekt zugeordnet sind. Um einem vollständigen Neuaufsetzen entgegenzuwirken können folgende Eingaben versucht werden.

 


sudo -s
apt-get update
apt-get dist-upgrade
apt-get install rpi-update
rpi-update
reboot

Ich schreibe "versucht", da sich herausgestellt hat, dass es nicht in allen Fällen funktioniert hat. Also, einfach ausprobieren. Falls ihr keinen erfolg dabei haben solltet, müsst ihr euer System leider neu aufsetzen.

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Raspberry Pi - Der erste Start und Konfiguration

Raspi-Config Raspian

Wenn es jetzt darum geht den Raspberry Pi 2 Modell B mit Spannung zu versorgen und gleich loszulegen, gilt es jedoch ein paar Dinge zu beachten. Ihr werdet ohne USB-Tastatur/Maus und Monitor nicht wirklich viel machen können. Also, Peripherie anschließen uns los geht es. USB-Tastatur/Maus sollten gleich erkannt werden, den Monitor gilt es über HDMI anzuschließen. Ich selbst haben einen Funk-Dongle für Tastatur und Maus, funktioniert wunderbar. Sobald die Geräte angeschlossen sind, kann der Raspberry Pi mit Spannung versorgt werden. Was ihr natürlich ausprobieren könnt ist das Anschließen eines LAN-Kabels um somit gleich über ein PuTTY - Terminal-Programm auf den Raspberry Pi zugreifen zu können.


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WLAN unter Raspbian einrichten

Eine weitere Möglichkeit den Raspberry Pi zu bedienen ist über das Einrichten einer Terminal-Verbindung via WLAN möglich. Dafür muss natürlich zu allererst eine WLAN-Verbindung konfiguriert werden. Voraussetzung, ihr befindet euch bereits auf dem Raspberry Pi und könnt in der Shell Kommandos eingeben.

 

Unter den verwendeten Hardwarekomponenten findet ihr ein WLAN Modul von EDIMAX - EW-7811UN Wireless USB Adapter - ihr könnt natürlich auch ein anderes Modul benutzen, nur ist das Funktionieren damit nicht unbedingt sichergestellt.

Um das Ganze jetzt zu konfigurieren geben wir anfangs folgendes Kommando in der Shell ein:

 


$ dmesg

Ihr bekommt jetzt eventuell viele viele Zeilen angezeigt, darin suchen wir jetzt eine Ausgabe, die wie folgt ausschaut:

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Raspberry über PuTTY bedienen

PuTTY
PuTTY Menü

Generell gilt: Wir arbeiten auf der Konsole.

 

Unter den verwendeten Hardware Komponenten findet ihr ein WLAN-Modul, über das wir uns mit dem Raspberry verbinden. Das Verbinden geschieht über bspw. PuTTY. PuTTY ist ein Telnet-Client für WindowsAlternativen funktionieren sicherlich auch.

Einmal eingerichtet könnt ihr die Konfiguration zum Verbindungsaufbau bequem abspeichern, das erspart euch die ständige Eingabe der Verbindungsparameter.

 

PuTTY ist heruntergeladen und die IP-Adresse ist konfiguriert, wir können uns nun also mit dem Raspberry Pi verbinden. Dafür einfach die IP-Adresse eingeben, den Port so belassen und "Open". Es öffnet sich ein neues Fenster, in dem ihr den Raspberry Pi Benutzernamen und das Passwort eingeben müsst. Ihr seid verbunden.

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Verwendete Hardware

  1. Raspberry Pi Rev. B+  Link
  2. SanDisk Ultra microSDHC 16GB Class 10 Speicherkarte  Link
  3. Raspberry Pi Kameratasche - schwarz  Link
  4. Raspberry Pi Kamera Ersatz Flexkabel 100cm 1m  Link
  5. B+ Pibow Ninja  Link
  6. RPi-Display B+ - 2.8" Touch-Display for Raspberry Pi B+ (320x240)  Link
  7. Raspberry Pi NoIR Kamera-Modul  Link
  8. Rydges® High-Quality PC Netzteil  Link
  9. EDIMAX EW-7811UN Wireless USB Adapter  Link
  10. 40x 20cm Male - Female jumper wire cable Kabel Steckbrücken  Link
  11. 434MHz RF Link Transmitter  Link
  12. DHT11 Digitale Temperatur-und Feuchtigkeitssensor  Link
  13. DHT22 Digitale Temperatur-und Feuchtigkeitssensor  Link
  14. Prototyping Kit bestehend aus 3x ProtoWing für Raspberry Pi Model B+ (B Plus)  Link
  15. Pinheader Stiftleisten THT Raster 2,54mm zweireihig 40-polig gerade 10 Stück  Link
  16. 10x Single Reihe Männliche und weibliche 40 Pinne Kopfleiste 2,54mm  Link
  17. SODIAL (R) 20Pcs zwei Pole 5mm Pitch PCB Mount Screw Terminal Block 8A 250V  Link

 

  • 30€
  • 10€
  • 6€
  • 10€
  • 15€
  • 34€
  • 24€
  • 12€
  • 9€
  • 1€
  • 8€
  • 6€
  • 15€
  • 12€
  • 6€
  • 3€
  • 3€


Somit kommen wir in Summe auf 204€. Da ist allerdings alles dabei, reduzieren wir das Ganze auf grundlegende Komponenten, dann belaufen sich die Kosten auf 117€ und damit haben wir eine komplette Haussteuerung entworfen.

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Dem Raspberry Funktionen einhauchen

Ansteuerung einer ELRO Funksteckdose

Durch dieses Tutorial ergeben sich viele Anwendungsgebiete. Funksteckdosen mit dem Raspberry Pi anzusteuern ist eine tolle Sache, was damit geschaltet wird, ist jedoch euch überlassen. Ein Anwendungsbeispiel ist natürlich das Schalten Lampen. Dafür wird nicht der herkömmliche Schalter an der jeweiligen Lampe zum Ein- und Ausschalten genutzt, sondern das Smartphone in Kombination mit dem Raspberry Pi bilden die Schalteinheit.

Ich empfehle euch die Funksteckdose der Firma ELRO. Es gibt neben den ELRO Funksteckdosen noch viele weitere am Markt, bspw. ist Homematic ein beliebter Anbieter. ELRO sendet auf 434MHz, Homematic hingegen auf 868MHz. Wir werden uns ausschließlich mit der 434MHz Variante beschäftigen, da diese auch kostengünstiger ist und dennoch den Zweck erfüllt.

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Temperatursensor auslesen

An dieser Stelle wollen wir mal wieder etwas mit dem Raspberry Pi 2 und dessen GPIO's anfangen. Auf diesem Wege möchte ich euch zeigen, wie ihr den bereits erwähnten DHT22 Temperatursensor auslesen und dessen Output in eine Textdatei schreiben könnt.

 

Was ihr dazu benötigt, ist dieser Sensor DHT22. Dabei handelt es sich um einen Temperatur- und Feuchtigkeitssensor mit folgenden Daten:

 

- Betriebsspannung: 3,3 - 5 V DC

- Luftfeuchtigkeit Messbereich 0% ~100%RH
- Temperatur Messbereich -40 ~ +80C°
- Messung Wiederholrate max. 2Hz
- Temperatur Messfehler ±0,5C°
- Luftfeuchtigkeit Messfehler ±2%RH (Typisch) max ±5%RH
- 1-wire bus

 

Zudem ist der Sensor auch für den Außenbereich geeignet. So, dann fangen wir mal an. Um das Ganze nicht neu erfinden zu müssen, greifen wir ganz einfach auf bereits existierende Projekte zurück "wiringPi" und "lol_dht22". Wie der Sensor letztendlich an den Raspberry Pi 2 angeschlossen wird, werde ich euch später noch verraten. Kümmern wir uns zunächst um die Software.


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Watchdog implementieren/aktivieren

Unter einem Watchdog lässt sich verallgemeinert eine Komponente verstehen, die die Funktion anderer Komponenten überwacht. Wird dabei ein Fehler erkannt, wird dies entsprechend signalisiert bzw. es wird eine definierte Anweisung eingeleitet, um so das bestehende Problem zu beseitigen.

Soll der Raspberry Pi 2 Modell B einen sicheren Betrieb von 24/7 gewährleisten, dann lohnt es sich an dieser Stelle einen Blick auf den eingebauten Hardware Watchdog des Raspberry zu werfen.

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Die piHome App für Android

Was bringen die ganzen Vorbereitungen und Implementierungen, wenn keine Möglichkeit besteht den Raspberry Pi entsprechend anzusteuern. Android Studio stellt hier die ideale Plattform zur Entwicklung einer App für Android.

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