Funksteckdosen mit FHEM schalten

Funksteckdosen, die das „Intertechno“-Protokoll im Frequenzband von 433MHz nutzen sind sehr weit verbreitet und eignen sich daher perfekt als günstiger Einstieg in die Hausautomation mit FHEM. Bekannteste Produkte sind hier neben „Intertechno“ z.B. die „Elro AB440“ oder auch die „FLS-100“. Wer es noch günstiger haben möchte, findet bei Pollin Funksteckdosen, kompatibel zu den „Elro“ zu einem sensationell günstigen Preis. Den Link findet Ihr hier in der Einkaufsliste.

Um die Funksteckdosen mit FHEM ansprechen zu können, benötigen wir einen Sender. Hierfür eignet sich am besten eine CUL (CC1101 USB Lite), die wir in diesem Artikel selber bauen werden. Wer sich hier gar nicht ran traut, findet bei Busware das fertige Originalprodukt, das allerdings ebenfalls ohne Software ausgeliefert wird und noch geflasht werden muss. Viel Arbeit spart es daher nicht. Wir werden uns die CUL mit Hilfe eines Arduinos und dem CC1101-Transceiver selber bauen. Des weiteren ist es Geschmackssache, ob ihr die beiden Module miteinander verlöten wollt oder Euch lieber die Jumper-Kabel mitbestellt, die es ermöglichen, die PINs schnell und einfach miteinander zu verbinden. Das Ganze wird dann sicher nicht ganz so kompakt, als wenn Ihr es auf eine Platine bringt, ist dafür aber kinderleicht zusammen gesteckt. Ich beschreibe beide Varianten.

Voraussetzung

• Grundinstallation von FHEM und dem Raspberry Pi

Einkaufsliste

Der Hardwareteil

Der RF1100SE darf mit maximal 3,6V angesteuert werden, die Datenpins des Arduinos liefern allerdings ein 5V-Signal. Aus diesem Grund kommt ein Pegelwandler zum Einsatz. Dieser wird bei den 3 Leitungen zwischengeschaltet, auf denen Daten von dem Arduino in Richtung RF1100 übertragen werden. Die andere Richtung funktioniert ohne Umsetzung, da der Arduino ebenso mit einem 3,3V-Signal arbeiten kann.

Der Pegelwandler wird in 3 Einzelteilen geliefert. Um ihn mit Jumperkabeln benutzen zu können, müsst Ihr die mitgelieferten Steckerleisten anlöten. Dies sollte aber selbst für einen unerfahrenen Löter kein Problem darstellen. Meine Lötstation und eine günstige Alternative für den Einstieg habe ich Euch oben in der Einkaufsliste verlinkt. Für diese Tätigkeit an dieser Stelle könnt ihr selbstverständlich auch jedes andere Modell benutzen.

Die Selbstbau-CUL läuft bei mir seit Jahren auch ohne Pegelwandler, da der Arduino die nötige Versorgungsspannung von 3,3V glücklicherweise liefert. Wenn Ihr ausschließen wollt, dass der 433MHz-Sender über die Datenleitungen Schaden nimmt, solltet Ihr den Pegelwandler aber besser noch nachrüsten.

Die PINs werden nun entsprechend der Tabelle miteinander verbunden. Die Pinbelegung der drei Bauteile seht Ihr auf dem rechten Bild. Die PINs des Arduino Nano und des Pegelwandlers werden seitenweise in Reihe gezählt, die PINs des RF1100SE im Zickzack.

Wenn der Pegelwandler zum Einsatz kommt, wird der Arduino mit der 5V-Seite des Wandlers und der 433MHz-Sender mit der 3,3V-Seite verbunden. Kommt der Pegelwandler nicht zum Einsatz, ignoriert Ihr die mittlere Spalte und verbindet die PINs des RF direkt mit dem Arduino.

Der Pegelwandler wird mit 5V aus dem Arduino versorgt. Wichtig bei diesem Pegelwandler-Typen ist, dass ihr nicht noch eine 3,3V Spannung anlegen dürft. Bei dem 3,3V-Anschluss auf dem Pegelwandler handelt es sich um eine Ausgangsspannung, die von den vorgeschalteten Spannungsreglern geliefert wird. Bitte achtet darauf, dass Ihr entweder die gleichen Pegelwandler verwendet (Bilder ganz genau vergleichen) oder Eure PIN-Belegung genau prüft.

Wer sich statt der Jumper-Kabel für das Verlöten entschieden hat, findet hier eine Designidee. Es ist allerdings etwas Fummelei. Achtet vor allem darauf, dass der USB-Stecker noch genügend Platz hat, bevor Ihr die gesamten PINs des CC1101 verlötet. Wenn es nicht ganz so kompakt werden soll, könnt ihr die Platinen besser auch nebeneinander platzieren. Bitte beachtet ebenfalls, dass der Pegelwandler in dieser Version nicht zum Einsatz kam.

Firmware aufspielen

Schließt den Arduino nun über USB an den Raspberry Pi an und guckt, ob er richtig erkannt wurde.

Wir installieren die nötigen Pakete für den Flashvorgang, laden CULFW herunter und entpacken das Paket.

In den Verzeichnis „/usr/local/src/culfw-code/culfw/Devices/nanoCUL“ kann bei Bedarf die „board.h“ editiert werden. Für die Nutzung unseres Arduino Nano mit 433MHz ist alles vorbereitet. Wollt ihr allerdings einen 868MHz-Sender (z.B. für HomeMatic) bauen so kommentiert die Zeile mit dem Inhalt „#define HAS_CC1100_433“ folgendermaßen aus:

Verwendet Ihr einen Arduino mit nur 8MHz, so kommentiert ihr folgende Zeile aus:

Ist alles fertig konfiguriert, wird die Firmware kompiliert:

Um die nun generierte Datei „nanoCUL.hex“ auf den Arduino zu übertragen, stellt vorab sicher, dass kein weiterer Dienst den Arduino im Zugriff hat. Ggf. muss FHEM hierfür beendet werden. Startet den Flashvorgang folgendermaßen:

Wenn es keine Fehler gab, war es das schon.

Einstellen oder anlernen der Steckdosen?

Je nachdem, was für ein Modell der Steckdosenschalter Ihr erwischt habt, nutzen diese entweder DIP-Schalter (z.B. Elro, Pollin aus der Einkaufsliste), haben 2 Drehschalter (Intertechno) für die Konfiguration oder haben eine Anlernfunktion (z.B. die IT-1500 aus der Einkaufsliste). Meine Pollin-Schalter wurden vor Kurzem noch mit DIP-Schaltern geliefert, man ließt aber hin und wieder, dass neuere Modelle verschickt werden und diese mittlerweile auch eine Anlernfunktion haben. Das Anlernen ist aber sehr einfach: Sobald der Schalter das erste Mal in die Steckdose gesteckt wird, fängt seine LED an zu blinken. Ihr schickt jetzt einfach das jeweilige On-Signal, auf das der Schalter in Zukunft hören soll. Ist der Schalter bereits angelernt, so muss ein möglicher alter Code erst entfernt werden, werft hierzu am Besten einen Blick in die Bedienungsanleitung. Wie ihr einen Code über FHEM sendet, erfahrt Ihr in den nächsten Absätzen.

Aufbau des Elro-Codes

Wenn Ihr DIP Schalter habt, müsst Ihr diese ganze einfach vorkonfigurieren. Über die DIP-Schalter 1-5 stellt Ihr den Hauscode ein, A-E wählt die jeweilige Steckdose. Wenn ihr neben FHEM noch die original Handsender verwenden wollt, achtet drauf, dass von den DIP-Schaltern A-E immer nur einer auf ON steht. Bei einer reinen FHEM-Nutzung ist dies nicht so wichtig, wir haben dann also deutlich mehr Codes zur Auswahl. Dies kann wichtig werden, wenn euer Nachbar ein ähnliches Hobby betreibt 😉 Ich selber nutze die originalen Sender aber gerne als Backup, um die Schalter notfalls auch ohne FHEM bedienen zu können.

Auf die original Intertechno Drehschalter möchte ich an dieser Stelle nicht eingehen und verweise daher lieber auf das FHEM-Wiki. Ich persönlich hatte diese Variante bisher noch nicht in den Händen.

Konfiguration unter FHEM

Für die Definition des CUL unter FHEM suchen wird uns zuerst die eindeutige Hardware-ID, damit der CUL auch erkannt wird, sollte er einmal an einen anderen USB-Port angesteckt werden. Die Devicebezeichnung „/dev/ttyUSB0“ wird vom Linux ansonsten einfach hochgezählt.

Wir definieren das CUL nun folgendermaßen, nutzen für die Eingabe von Befehlen hierfür das obige Textfeld in dem FHEM-Webinterface

Wenn alles geklappt hat, sollte das neue Device unter „Everything“ als „Initialized“ angezeigt werden.

Eure CUL startet nun den eigenen großen Lauschangriff und löst für alles, was z.B. mit den mitgelieferten Handsendern geschaltet wird ein Event aus. Für jedes neue Gerät wird bei aktiviertem autocreate (was der Fall ist, wenn Ihr es nicht deaktiviert habt) ein Device angelegt und ganz automatisch im Raum „IT“ (Abk. für InterTechno) abgelegt.

Wir nehmen uns jetzt das neu angelegte Device und benennen es um. Nutzt den Zeitpunkt, euch ein Namenskonzept zu überlegen. Für mich hat es sich bewährt, jedem Raum einen Kürzel zu geben (in diesem Fall steht az_ für das Arbeitszimmer) und das Gerät bestmöglich zu beschreiben (z.B. az_stehlampe, az_fernseher, …). Nach dem Umbenennen wird das Device noch dem Raum „Arbeitszimmer“ zugeordnet. Beim ersten Mal wird der Raum auf diesem Wege neu erstellt. Das Ändern des Raumes kann auch über das Webinterface durchgeführt werden. Ich werde solche Änderungen der einfacheren Darstellung wegen in Textform durchführen.

Die Steckdose sollte nun über on/off schaltbar sein. Vergesst nicht die Config zu speichern, ansonsten sind die im Webinterface gemachten Änderungen nach einem FHEM-Neustart wieder futsch. Das rote Fragezeichen soll Euch daran erinnern. Wenn ihr dort drauf klickt, sehr Ihr auch, welche Änderungen noch zum Speichern ausstehen.

Wenn Ihr das Device manuell anlegen wollt, ist dies ebenfalls ganz einfach. Für die DIP-Schalterstellung meines Schalters aus dem obigen Bild ergibt sich folgende Definition:

Um selbst lernende Steckdosen anzulernen überlegt Ihr Euch nach einem frei gewählten Konzept einen neuen 10-digit-Code, definiert das Device unter FHEM und sendet nach dem Einstecken des Funkschalters in die Steckdose innerhalb der ersten 5 Sekunden den ON-Befehl aus FHEM heraus.

Das soll es von meiner Seite gewesen sein, ich hoffe ich habe nichts wesentliches vergessen. Sollte etwas unklar sein oder nicht funktionieren, postet Eure Fragen oder Anregungen gerne in den Kommentaren.

Viel Erfolg beim Ausprobieren!

Update 1.2.17: Den Hardwareteil um einen Pegelwandler erweitert