Smartify your Lights

Vorwort

Smarte Beleuchtung stellt, meiner Meinung nach, eines der zentralen Themen in der Hausautomatisierung dar. Es ergeben sich zahllose Möglichkeiten mit der Beleuchtung zu arbeiten, z.B. lässt sich die Beleuchtung von beliebiger Stelle aus bedienen, Szenarien können erstellt werden, abhängig von Tageszeit lässt sich die Beleuchtung auf entsprechende Werte dimmen u.v.m.

Grundsätzlich muss die Beleuchtung im jeweiligen Raum über einen entsprechenden Aktor verfügen, der sich auf beliebige Art und Weise fernbedienen lässt. So ein Aktor wartet auf ein entsprechendes (Schalt-)Signal und übernimmt dann die Funktion des manuellen Lichtschalters – schon hat man eine smarte Beleuchtung.

Wer in einem älteren Gebäude wohnt stellt schnell fest, dass für die Einbindung der Aktoren die Gebäude-Elektrik verändert werden muss, auch die vorhandenen Schalter-Stellen sollten nach Möglichkeit weiter verwendet werden können. Insbesondere in Mietwohnungen/Mietshäusern wird es an diesem Punkt kritisch und ohne Absprache mit dem Vermieter sollte hier rein gar nichts verändert werden, daher müssen alternative Lösungen her.

In Eigenheimen kann man bei einer geplanten Sanierung oder einem Neubau z.B. auf ein Bus-System wie KNX/EIB zurückgreifen – das wäre dann quasi die „gescheite & saubere“ Lösung. Fragen dazu wird euch der Elektriker eures Vertrauens sicherlich gern, mit Dollarzeichen in den Augen, beantworten. Die Installation eines Bus-Systems bedeutet leider einen enormen Kostenfaktor und durch die feste Installation auch immer etwas eingeschränkte Flexibilität.

Das hier wäre aber natürlich nicht der Tinkerblog, wenn ich mich nicht mit den oben erwähnten Alternativen auseinandergesetzt hätte. Daher möchte ich euch im Folgenden zeigen, wie man mithilfe der Sonoff Produkte (insbesondere des Basic), vorhandene elektrische Installationen überarbeiten kann, sodass daraus smarte Lösungen entstehen können.

Übrigens lassen sich die Sonoff Produke auch unabhängig von Fhem mit Sprachassistenten wie Alexa und Google Home bedienen.

Inhalt

Grundlegend

Wie bereits erwähnt muss in jeden Beleuchtungs-Stromkreis ein Schaltaktor eingebaut werden und die vorhandenen Lichtschalter sollen voll funktionsfähig bleiben.

Das Problem der meisten Schaltaktoren ist aber, dass sie sich entweder nur per externem Schaltsignal und einem am Gerät befindlichen Taster bedienen lassen, oder eine zusätzliche Schalter- bzw. Taster-Schnittstelle am Aktor keine 230V verträgt – dementsprechend muss mit einem Relais gearbeitet werden, um den Aktor nicht zu beschädigen.

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Relais

Wie ein Relais funktioniert habe ich in den Grundlagen der Elektrotechnik bereits präsentiert, daher setze ich voraus, dass die Arbeitsweise bekannt ist. Bei der Auswahl der Relais sollte man auf professionelle Installationsrelais (bei konventionellen Ein/Aus -Schaltern)

installationsrelais

Schalter ein -> Arbeitsstromkreis geschlossen, Schalter Aus -> Arbeitsstromkreis geöffnet

oder Stromstoßschaltern (bei Tastern, wie z.B. in Fluren oder Treppenhäusern häufig genutzt)

stromstossschalter

Nach dem Betätigen eines Tasters hält der Stromstoßschalter den Arbeitsstromkreis geschlossen. Erst bei erneutem Betätigen des Tasters wird der Arbeitsstromkreis wieder geöffnet.

zurückgreifen.

Diese Bauteile sind in unterschiedlichen Ausführungen, je nach Gegebenheit vor Ort, lieferbar – zum einen für die Hutschienenmontage (im Verteilerkasten) oder zur Montage in einer Verteilerdose.

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Sonoff Basic als Aktor

Der Basic eignet sich hervorragend für die Einbindung in einen vorhandenen Stromkreis. Er ist recht kompakt, lässt sich somit gut verstecken, ist äußerst preiswert und verfügt mit dem Gpio14 über eine, vermutlich eher unbeabsichtigte, Schalter- bzw. Taster-Schnittstelle.

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Beispiel am Stromlaufplan

Als Beispiel nehme ich mal einen 0-8-15 Stromkreis, wie er in jeder (beleuchteten) Abstellkammer zu finden ist:

0815

Ich denke das bedarf keiner weiteren Erklärung

Wenn wir diesen Stromkreis nun unter vorhandenen Bedingungen smartifizieren wollen, bringen wir den Basic wie folgt ins Spiel:

0816

Anstelle der Lampe, schaltet der Lichtschalter nun das Relais. Das Relais zieht den Gpio14 gegen Ground – der Basic schaltet die Lampe ein.

Wie man sieht, kommt man ohne das Verlegen neuer Strippen leider nicht weiter. Je nach Gegebenheit vor Ort lässt sich diese Lösung aber sehr gut umsetzen und ist sowohl bei Wechsel- (zwei konventionelle Lichtschalter für eine Lampe), als auch bei Kreuzschaltungen (drei oder vier konventionelle Lichtschalter für eine Lampe) und Tasterschaltungen mit Stromstoßschalter einsetzbar.

Wichtig zu wissen ist, dass die Schalter jeweils über das Relais den Gpio14 gegen Ground ziehen und nur der Basic die Lampe schaltet. In jedem Stromkreis muss das Relais, dass den Schaltvorgang auf dem J1 Header vornimmt, also in den Kontakt eingesetzt werden, der aktuell die Leuchte schaltet.

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Tasterschaltung mit Stromstoßschalter + Basic

Immer da, wo viele Schaltstellen benötigt werden, setzt man auf Taster und Stromstoßschalter z.B. in Fluren und Treppenhäusern. Die Stromstoßschalter sitzen meist im Sicherungskasten und geben einen klackendes Geräusch von sich, sobald ein Taster betätigt wurde. Folgendes Bild zeigt einen Stromlaufplan für eine Beleuchtungsschaltung mit sechs Tastern

0818

Nach Betätigung eines beliebigen Tasters schalten die Lampen 1-3 ein

Um den Basic ergänzt, sieht das ganze dann so aus

0819.png

Im Grunde genommen funktioniert es immer gleich, wobei die Installation des Basics in eine vorhandene Tasterschaltung sehr viel einfacher ist, als es bei einer konventionellen Schaltung der Fall ist.

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Sonoff Touch / T1 als Aktor

Ein weiteres Sonoff Produkt ist der Touch bzw. T1. Dabei handelt es sich um einen Touch-Sensor inkl. Schaltaktor, der anstelle eines konventionellen Lichtschalters eingebaut werden kann. Der T1 kann im Gegensatz zum Touch auch per Funk bedient werden.

Der Touch/T1 ist eine sehr gute und simple Methode einen Aktor in einen Stromkreis zu integrieren – die Montage setzt allerdings einen N-Leiter in der Installationsdose voraus. Jeder der schon mal einen Lichtschalter oder eine Steckdose montiert hat, sollte mit der Installation keine Probleme haben.

0817

Sonoff Touch/T1 anstelle des konventionellen Lichtschalters mit N-Leiter

Falls man keinen N-Leiter in der Installationsdose liegen hat, kann man folgende Möglichkeiten prüfen:

      • es befindet sich eine Steckdose unmittelbar unter dem Schalter, sodass der N-Leiter von der Steckdose abgezweigt werden kann
      • die Elektroinstallation wurde mit (Well-)Rohren durchgeführt –  so besteht die Möglichkeit einen N-Leiter über das Wellrohr direkt aus der Klemmdose/Abzweigdose zu ziehen

Im Gegensatz zur Basic – Lösung, lässt sich der Touch/T1 nicht in Wechsel- oder Kreuzschaltungen einsetzen.

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Basic: Praktischer Einsatz – Deckenlampe

AchtungIm Folgenden wird am 230V Stromnetz gearbeitet. Unsachgemäße Arbeit an Spannungen in dieser Höhe können schwere Verletzungen oder den Tod nach sich ziehen. Nachahmungsversuche finden auf eure eigene Gefahr hin statt!

Mein Wohnzimmer/Büro sieht wie folgt aus

0820

An dem Schreibtisch sitze ich derzeit 😉

Wie man sieht, ist die Schaltstelle der beiden Lampen im Wohnbereich – ergo muss ich bei Bedarf immer erst aufstehen, dorthin eiern und das Licht einschalten, sobald ich am Schreibtisch welches benötige.

Theoretisch könnte man nun in der Nähe des unteren Durchgangs einen weiteren Schalter anbringen – bauartbedingt (Fachwerk) ist das allerdings nicht ohne Weiteres zu realisieren, daher muss hier eine smarte Lösung her, um X2 auch unmittelbar vom Schreibtisch aus zu bedienen.

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Gegebenheit vor Ort

Oberhalb des Wohnzimmer/Büro befindet sich ein nicht als Wohnraum nutzbarer Bereich (aufgrund der Deckenhöhe) in dem ein großer Teil der Elektrik seinerzeit Aufputz verlegt wurde. Für mich ist das natürlich extrem komfortabel bei der Installation der Relais-Basic Kombination.

Ich muss nichts weiter tun, als das Kabel zur Leuchte X2 zu finden, den Kontakt über das Relais zu schleifen, den Basis einzubinden und mit Strom zu versorgen, der dann die Leuchte schaltet.

Here we go.

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Installation von Relais und Aktor

P_20180913_163539_vHDR_Auto.jpg

Im Installationsgehäuse befinden sich zwei Hutschienen, auf der oberen habe ich mal die Relais montiert, die untere dient als Verteilerschiene.

Das eine Kabel führte zuvor vom Lichtschalter aus zur Leuchte – dieses habe ich durchtrennt und in das Gehäuse verlegt. Es handelt sich dabei um eine normale NYM 3×1,5.

P_20180913_164731_vHDR_Auto.jpg

Anstatt der Leuchte, soll nun der Steuerstromkreis vom Relais geschaltet werden. Dazu müssen Phase und Neutralleiter an A1 und A2 des Relais angeschlossen werden. Der Schutzleiter wird nicht benötigt.

P_20180913_164735_vHDR_Auto.jpg

Hier im unteren  Teil kommt der Strom an – diesen habe ich aus einer nahen Verteilerdose gezogen. Bei bestehenden Installationen sollte man beim Abgreifen immer darauf achten, dass nicht zu viele Verbraucher an einer Phase hängen. (Die rechte Klemme habe ich noch gegen eine farblich passende Klemme ausgetauscht).

P_20180913_165714_vHDR_Auto

Der Basic zieht neben dem Relais ein und wird anschließend mit einem Kabelbinder an der Hutschiene befestigt. Das Relais soll künftig Gpio14 gegen Ground schalten, daher laufen die beiden Drähte aus dem Basic heraus bis zum Relais. Dort werden sie in die Anschlüsse 1 und 2 montiert. Der Basic selbst bekommt in den Input seine 230V, die sowohl den Basic, als auch später die Leuchte mit Strom versorgen.

P_20180913_184742_vHDR_Auto.jpg

Was nun noch fehlte war die Verbindung zur Leuchte. Dazu führt ein Kabel nun oben aus dem Gehäuse heraus und ist über eine Verteilerdose wieder mit dem Kabel zur Leuchte verbunden. Die Adern für die Phase und den Neutralleiter müssen nur noch in den Ausgang des Basic geschraubt werden. Auch der Schutzleiter liegt wieder bis zur Leuchte.

Die zusätzlichen Kabel, habe ich mit NYM5x1,5 gezogen, lasst euch von den schwarzen Adern nicht verwirren.

Die Installation ist an dieser Stelle auch schon abgeschlossen und funktioniert  einwandfrei. Sicherlich könnte ich euch jetzt ein schönes Video bereitstellen – aber mehr als einschaltendes Licht wäre dort auch nicht zu sehen.

Das zweite Relais und der Platz links daneben bieten mir noch die Möglichkeit eine weitere Leuchte zu smartifizieren. Anstelle des einen Basic könnte man bei der smartifizierung weiterer Leuchten auch einen Sonoff Dual oder gar 4ch Aktor einsetzen. Vorteil der Sache ist, dass der Eigenverbrauch des jeweiligen Aktors dann reduziert werden kann.

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Neuer Schalter & Fhem

Damit ich nun auch vom Büro aus schalten kann, benötige ich noch einen Schalter, der einen Befehl an den Aktor senden kann. Ich habe mich dafür am reichhaltigen Sortiment von Xiaomi bedient und einen einfachen Wandtaster bestellt.

Diesen habe ich bereits in Fhem eingebunden, ebenso wie den Basic, der im Installationsgehäuse hängt. Was noch fehlt ist die Verknüpfung, daher erstmal auf den Taster gedrückt und einen Blick in den Event-Monitor geworfen:

0821

Wie man sieht sendet der Taster ein simples „click“ – daraus können wir nun ein Notify erstellen und den Basic schalten – dazu wird die entsprechende Zeile einfach markiert und auf „Create/Modify Device“ geklickt.

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Ein Notify wird erstellt und man hat nun die Möglichkeit ein Kommando auszuführen, sobald das Event „click“ vom Xiaomi Wandtaster eintritt. In meinem Fall soll also der Basic geschaltet werden – da der Taster nur einen Befehl senden kann – muss der Basic „togglen“ – das heißt nichts anderes, als „hin und her schalten“.

0823.png

So sieht das fertige Notify dann aus. Wenn wir nun wieder in den Event-Monitor schauen, dann wird unmittelbar nach dem „click“ der Basic geschaltet.

0824

Links neben dem grünen Strich sieht man das „click“ und den Einschaltvorgang – links neben der roten Linie das erneute „click“ und im Folgenden den Ausschaltvorgang

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Zwischenfazit

Bis jetzt bin ich mit meiner Kreation durchaus zufrieden. Wenn die Gegebenheiten vor Ort es zulassen, dann ist der Basic als Aktor eine sehr gute und vor allem preiswerte Alternative. Durch das Relais ist es möglich auch mit bestehenden 230V Schalterinstallationen zu arbeiten. Die Einbindung in Fhem war, wie erwartet, sehr problemlos. Ich gebe dem ganzen jetzt noch ein paar schöne Bildchen und Namen – dann überlege ich mir die nächste Dummheit.

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Basic: Praktischer Einsatz 2 – Stehlampe

AchtungIm Folgenden wird am 230V Stromnetz gearbeitet. Unsachgemäße Arbeit an Spannungen in dieser Höhe können schwere Verletzungen oder den Tod nach sich ziehen. Nachahmungsversuche finden auf eure eigene Gefahr hin statt!

Im Wohnzimmer neben der Couch habe  ich eine Stehlampe mit Fußschalter. Natürlich ist die Lampe immer grad aus, wenn man sie braucht und das Aufstehen und Einschalten dann natürlich etwas lästig. Der Ausschaltvorgang ist nicht weniger lästig – daher wäre es doch super, wenn die Lampe das alles alleine machen könnte.

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Plan

Ein weiterer Basic wird den Fußschalter ersetzen. Die Lampe wird dann künftig per Fhem von einem Doif gesteuert. Da ich keinen Präsenzmelder oder eine Anwesenheitserkennung habe, muss ich auf die Parameter zurückgreifen, die ich habe.

Die Lampe soll einschalten wenn:

      • es draußen Dunkel ist
      • + mindestens ein Netzwerkgerät in Wohnzimmer/Büro online ist (PC, Fernseher, Receiver, XBox)

Die Lampe soll ausschalten wenn:

      • kein Netzwerkgerät im Raum mehr online ist
      • + im Schlafzimmer am HTPC etwas wiedergegeben wird

Meiner  Ansicht nach sollte die Lampe so in jedem Fall automatisch den gewünschten Zustand einnehmen. Zur Not kann man  die Lampe dann immer noch am Basic selbst, per Browser, Fhem,  Telegram, Sprachassistenten usw. schalten.

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Fußschalter austauschen

Die Lampe wird natürlich als erstes aus der Steckdose gesteckt!!

P_20180915_131829_vHDR_Auto

Der Fußschalter ist nur zusammengesteckt und kann leicht mit einem Schraubendreher geöffnet werden.

P_20180915_131900_vHDR_Auto.jpg

Wie man gut sieht wird der L-Leiter durch den Schalter geschaltet und der N-Leiter einfach durchgeschliffen. Die Klammern mit denen das Kabel links und rechts in das Gehäuse des Schalters geschraubt sind nennt man Zugentlastung. Diese sorgt dafür, dass das Kabel nicht einfach aus dem Schalter herausgerissen werden kann. Die Zugentlastung wird immer über den Mantel der Leitung geschraubt – am Basic ist sehr wenig Luft zwischen Zugentlastung und Klemmblock, daher müssen die beiden Adern sehr kurz gehalten werden.

P_20180915_133138_vHDR_Auto.jpg

Den Basic zu montieren ist dann auch nicht wirklich schwer – in den Input kommt das Kabel mit dem Stecker, in den Output das Kabel, das  zur Lampe führt. Zugentlastung nicht vergessen und fertig ist die smartifizierte Stehlampe.

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Fhem

Damit die Leuchte nun gemäß meiner Vorstellungen ein- und ausgeschaltet werden kann, muss der Aktor/Basic nun erstmal in Fhem angelegt werden. Die grüne 2 auf meinem Basic verrät mir den Devicenamen, den ich dem Basic beim Flashen gegeben habe (SBSC2).

define Basic_2 MQTT_DEVICE

attr Basic_2 alias StehlampeWz

attr Basic_2 room Wohnzimmer

attr Basic_2 publishSet ON OFF toggle cmnd/SBSC_2/POWER

attr Basic_2 webCmd ON:OFF:toggle

attr Basic_2 subscribeReading_state stat/SBSC_2/POWER

attr Basic_2 subscribeReading_network tele/SBSC_2/LWT

attr Basic_2 subscribeReading_runtime tele/SBSC_2/LAUFZEIT

attr Basic_2 devStateIcon ON:FS20.on OFF:FS20.off

attr Basic_2 Icon light_floor_lamp

save

 

0825.png

Was noch fehlt ist ein Doif, der Übersicht halber erstmal nackt

define PowerStehlampeWz DOIF (x)

Über „DEF“ kann man nun schön seine Regeln eingeben. Zuerst den Einschaltvorgang:

([{sunset("REAL")}]

and [SATReceiver:state] eq "on"

or [Marcels_PC:isRunning] eq "true"

or [SharpTV:isRunning] eq "true"

or [XboxOne:isRunning] eq "true")

(set Basic_2 ON)

Erklärung:

  • ([{sunset(„REAL“)}] -> ist das Sonnenuntergangs-Szenario
  • and [SATReceiver:state] eq „on“ -> Sonnenuntergang UND Sat-Receiver AN (Enigma2-Modul)
  • or [Marcels_PC:isRunning] eq „true“ -> ODER mein PC läuft (WOL-Modul)
  • or [SharpTV:isRunning] eq „true“ -> ODER der Fernseher ist an (WOL-Modul)
  • or [XboxOne:isRunning] eq „true“) -> ODER die Xbox läuft (WOL-Modul)
  •  (set Basic_2 ON) -> Sonoff Basic an der Stehlampe einschalten

Der Sonnenuntergang wird so an den Status der entsprechenden Geräte gekoppelt. Ist die Sonne untergegangen, aber kein Gerät an – wird diese Bedingung nicht wahr und die Lampe bleibt aus. Sonne untergegangen -> Gerät an -> Lampe an.

Nun noch der Ausschaltvorgang:

DOELSEIF

([S20_4:state] eq "OFF"

and [S20_5:state] eq "OFF"

and [HTPC:playStatus] eq "playing")

(set Basic_2 OFF)

Erklärung:

  • DOELSEIF -> es folgt wieder eine Bedingung vor dem Befehl.
  • S20_4 und S20_5 hängen jeweils vor den Steckdosenleisten von Schreibtisch und Wohnwand. Die beiden Schalten ab, sobald kein Netzwerkgerät mehr online ist (es gibt noch weitere Parameter für die Abschaltung, die aber hier nicht von Belang sind)
  • and [HTPC:playstatus] eq „playing“) -> am HTPC wird etwas wiedergegeben (Kodi-Modul)
  • (set Basic_2 OFF) -> Basic aus, Lampe aus

Sind alle Geräte abgeschaltet (oder haben kein Netzwerk – das ist aber eher unwahrscheinlich) und am HTPC wird z.B. ein Film gesehen, so wird die Lampe im Wohnzimmer abgeschaltet.

0826

Dem Ganzen kann man noch ein schönes Bildchen und Raum zuweisen

 

attr PowerStehlampeWz Icon helper_doif

attr PowerStehlampeWz room Wohnzimmer

Und fertig ist die intelligente Stehlampe.

Ich möchte betonen, dass ich hier mit Wahrscheinlichkeiten arbeite. Am besten beobachtet man dazu die Vorgänge in seinem Alltag ein wenig und schaut wie man mit vorhandenen Readings den ein oder anderen Vorgang automatisieren kann. Generell wäre es natürlich sehr komfortabel den Raum per Sensor auf Anwesenheit überwachen zu lassen (mehr dazu an anderer Stelle).

Ich warte jetzt erstmal den Sonnenuntergang ab 🙂

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