Mit diesem Beitrag möchte ich euch mein erstes, richtiges Arduino-Projekt vorstellen. Der Powermanager tut jetzt schon fast ein Jahr zuverlässig seine Arbeit und es gab bislang noch keinen Ausfall oder sonstige Probleme mit dem Gerät. Bisher habe ich mich nicht getraut das Projekt vorzustellen, da ich ja ein absolut blutiger Neuling auf dem Gebiet bin und dementsprechend natürlich gewisse Selbstzweifel habe. Der Powermanager macht hier aber so einen guten Job dass es egoistisch wäre ihn für mich zu behalten. Ich hoffe dass ich damit der Community wieder ein bisschen etwas zurück geben kann.

Der verwendete Code ist auf GitHub zu finden.

Nachdem ich vor Weihnachten 2015 das Glück hatte den IoT Adventskalender von Conrad zu erstehen hat mich das Arduino Fieber erwischt. Nach ersten Experimenten mit LEDs und Steuerung der selben über das LAN habe ich mir ein Set aus allen möglichen Modulen für den Arduino sowie ein paar Arduino Nanos bestellt. Bei den Modulen war unter anderem auch ein Relais-Modul mit einem schaltbaren Strom von 10A und ein Ethernet Modul dabei. Die Idee einen 230V Verbraucher über LAN und damit ggf. auch über Internet zu steuern fand ich irgendwie reizvoll.

Erste Versuche mit dem Relais und dem Ethernet-Modul waren erfolgreich. Habe dann ein 8-fach Relais Modul entdeckt und die Erweiterung von einem auf acht Relais war dann nur noch eine Kleinigkeit.

Was mich an vielen Funksteckdosen massiv stört ist, dass sie keinen Knopf haben um sie manuell zu schalten. Diesen Fehler wollte ich natürlich nicht machen und damit mussten noch 8 Buttons her. Eine Led, die den jeweiligen Schaltzustand anzeigt wäre natürlich auch noch nett und schon lag die Menge der IO-Pins, die ich für mein Bastelprojekt benötigen würde mit mindestens 30 IO-Pins (6 braucht das ENC28J60 LAN-Modul) weit über dem was der Arduino Nano an IO-Pins bereitstellt.

Habe einiges mit I²C Expandern wie dem PCF8574 und dem SparkFun SX1509 herum experimentiert, was auch ziemlich gut funktioniert hat. Irgendwann habe ich dann den Arduino Mega entdeckt, der für die Anwendung von Hause aus genügend IO-Pins zur Verfügung stellt. Durch die Masse an IO-Pins wurden noch zusätzliche Dinge möglich wie z.B. das Auslesen von Sensoren, in diesem Fall eines Temperatursensors für die Überwachung der Innentemperatur des Gehäuses.

Die Widerstände an den LEDs werden nur für den Versuchsaufbau benötigt. Die beleuchteten Taster die später zum Einsatz kommen werden benötigen diese nicht. Auch die 3.3V Versorgung habe ich später über ein fertiges AMS1117 Modul realisiert (habe nur kein Fritzing-Part für das Modul gefunden).

Parallel zu diesem Versuchsaufbau habe ich mich mit der Home Automation Software FHEM beschäftigt und festgestellt, dass es möglich ist Aktoren, welche über das LAN erreichbar sind, per Web-Command zu steuern. Also eigentlich genau das was ich da zum rumprobieren zusammengesteckt habe. Wirklich schwer war das nicht, insbesondere dank der guten Doku die es zu FHEM gibt. Für jedes Relais habe ich einen Dummy erstellt und jeweils einen Notify erstellt der das Relais per GET-Request schaltet.

define PM01_Sw_01 dummy
attr PM01_Sw_01 devStateIcon on:black_Steckdose.on off:black_Steckdose.off
attr PM01_Sw_01 group Schalter
attr PM01_Sw_01 room Arduino
attr PM01_Sw_01 setList on off
attr PM01_Sw_01 webCmd on:off

define PM01_Sw_01_notify_on notify PM01_Sw_01:on { GetHttpFile("192.168.0.201","/?on=0")}
attr PM01_Sw_01_notify_on room Arduino

define PM01_Sw_01_notify_off notify PM01_Sw_01:off { GetHttpFile("192.168.0.201","/?off=0")}
attr PM01_Sw_01_notify_off room Arduino

Das geht bestimmt noch besser, vor allem da nicht geprüft wird ob das Relais wirklich geschalten wurde oder nicht obwohl der Powermanager ja einen Status über den aktuellen Schaltzustand zurück gibt. Mein Fhem/Perl Kenntnisse reichen im Moment allerdings noch nicht für mehr. Im Moment reicht es aber, da bisher noch kein Schalt-Event nicht ausgefürt wurde.

Drückt man einen Taster am Powermanager, so sendet dieser einen GET Request an den Fhem  Server welcher dann den Status des zugehörigen Dummies setzt.

http://myserver/fhem/?cmd=setstate PM01_Sw_01 on

Die Library EtherCard bietet die Möglichkeit Request-Header zu setzen womit man den Basic Auth für Fhem hinbekommt.

Die ganze Konstruktion lag dann eine ganze Weile im Keller rum da andere Pflichten gerufen haben. Ich hatte zum Testen ein paar Verbraucher wie z.B. meinen Baustellenstrahler und ein Ladegerät angeschlossen die ich über die Fhem App schalten konnte. Nach einiger Zeit der Nutzung war ich echt überrascht wie zuverlässig das funktioniert. Diese Experimentier-Konstruktion hatte was von einer Funksteckdose nur mit dem Unterschied dass ich 8 Steckdosen auf einmal schalten konnte.

Nachdem das Ganze so gut funktioniert hat habe ich beschlossen dem Ganzen ein Gehäuse zu spendieren und weiter damit zu experimentieren.

Den LAN-Anschluß habe ich gewählt weil das Gehäuse aus Metall ist und damit bei Funkverbindungen die Gefahr besteht, dass die Verbindung nicht zuverlässig funktioniert.

Nachdem man jetzt alles mal provisorisch zusammengesteckt hat und die Funktion überprüft hat kann man alles in das Gehäuse einbauen.

Der Arduino mit dem Proto Schield sowie das Relais-Modul kommen auf ihre jeweiligen Träger und werden an das Bodenblech geschraubt.

Im Nachhinein betrachtet hätte ich anstatt dem ENC28J60 Netzwerkmodul lieber ein W5100 Ethernet Modul verwenden sollen, das muss wohl etwas einfacher zu verwenden sein. Leider war mir das damals noch nicht bekannt.

Im Moment experimentiere ich auch gerade ein bisschen mit dem MQTT Protokoll was für diesen Zweck auch ziemlich gut geeignet sein dürfte. Der nächste Powermanager bekommt auf jeden Fall eine Anbindung an MQTT.