Das Login Pad ist aus einer Not heraus entstanden. Da ich beruflich viel mit zugriffsgeschützten Webseiten zu tun habe ich mich das ständige neu Anmelden genervt hat, hatte ich die nicht sicherheitskritischen Anmeldedaten auf die G-Tasten meiner Logitech Tastatur gelegt um mich mit einem Knopfdruck an einer Website anmelden zu können. Auch Snippets die man beim Programmieren häufiger braucht habe ich auf diesen Tasten abgelegt. Das spart beim Entwickeln einiges an Zeit.

Leider ist die Unstertützung der Logitech G-Tastaturen unter Linux nicht gerade die Beste und mit Ubuntu 16.04 lief dann der Daemon für die Tastatur nicht mehr. Der Schritt zurück zu KeePass und manueller Eingabe war für mich kein Zustand der auf Dauer bleiben konnte.

Habe mir anfangs mit xbindkey und xmacroplay beholfen, aber da ich keine Sets mehr umschalten konnte war ich nun auf die physisch vorhandenen 12 bzw. 18 Tasten beschränkt.

Ich erinnerte mich, dass ich irgendwann einmal einen Arduino Leonardo bestellt hatte, da dieser sich als USB-HID Device wie z.B. eine Maus oder Tastatur verwenden lassen könnte. Mangels Projektidee fristete er sein Dasein bisher allerdings in einer Schublade. Warum also nicht einfach ein paar Buttons dran hängen und deren Ausgabe dann frei programmieren. Erste Experimente mit einem einzelnen Button waren vielversprechend.

Der Leonardo den ich zum Testen verwendet habe, sollte später durch den Pro Micro ersetzt werden, da dieser auch den ATmega32u8 verwendet und klein genug ist auf die Rückseite des Keypads zu passen.

Die Projektidee war geboren...

Die Kosten belaufen sich also etwa auf 11,29 €. Dazu kommt noch das Filament welches für den Druck des Gehäuses benötigt wird.

Die Software für das Projekt habe ich auf GitHub gestellt.

Zum kompilieren des Sketches muss zuerst die Datei ext_def.h angelegt werden. Dazu am besten die Datei ext_def-example.h im Sketch Verzeichnis kopieren und als ext_def.h einfügen.

Der PIN mit dem einer Login Pad entsperrt werden kann wird mit folgender Zeile definiert:

#define PIN "123456"

Die Zeichensequenzen für die Tastendrücke müssen als Hexcode in die char arrays values0_0 bis values3_9 eingetragen werden. Das Set A verwendet values0_*, das Set B values1_*, usw. Die Sache mit den Hexcodes habe ich gemacht um auch Sonder- und Steuerzeichen senden zu können. Ein Tab ist z.B. 0xB3, ein Enter 0xB0. Die Zuweisung:

const PROGMEM char values0_1[] = {0x54,0x65,0x73,0x74,0x00};

Würde bei einem Tastendruck der Taste 1 bei aktiviertem Set A die Zeichenkette "Test" gefolgt von einem Enter ausgeben.

Etwas problematisch ist dass die Arduino Tastatur einen englischen Zeichensatz verwendet und ich noch keine Möglichkeit gefunden habe das zu ändern. Daher ist im Sketch eine Art "Konvertierung" von Zeichen eingebaut um den Hex Code von Tasten mit einem deutschen Tastaturlayout in die englische Entsprechung umzusetzen so dass im Endeffekt die richtige Taste gedrückt wird. Dieser Part hat im Sketch noch keine große Beachtung gefunden da ich mit dem Status Quo gut auskomme. Solltet ihr Zeichen benötigen die dem Pad einfach nicht zu entlocken sind schreibt einfach ein Kommentar auf der Seite oder nutzt das Kontaktformular.

Wenn das Pad fertig aufgebaut und mit dem Sketch gefüttert ist, funktioniert das Login Pad so:

Alle 4 LEDs leuchten. Das bedeutet das Pad ist neu gestartet und wartet auf die Eingabe des Pin Codes. Sobald man eine Taste drückt und sich im String-Puffer für die Passwort Eingabe Zeichen befinden leuchten die LEDs 2 und 4.

Hat man sich vertippt kann man mit der * Taste die Eingabe löschen und von vorne beginnen. Ist die Eingabe gelöscht leuchten die LEDs 3 und 4.

Hat man seinen Pin eingegeben bestätigt man diesen mit der Raute (#) Taste. Ist der Pin falsch, dann leuchten alle 4 LED 3x kurz nacheinander auf und man kommt wieder zur PIN Eingabe. Ist der Pin richtig leuchten alle vier LEDs gleichzeitig auf und das Set 1 wird aktiviert. Das Login Pad ist bereit.

Drückt man nun eine der Numerntasten werden die hinterlegten Tastensequenzen ausgegeben. Muss man seinen Arbeitsplatz verlassen kann man die * Taste drücken um das Pad wieder zu sperren. Dann ist eine erneute Eingabe des Pins nötig um das Pad wieder zu aktivieren.

An die Anoden kommt später ein Draht der zu der Platine mit den Vorwiderständen geht. Mit den Drähten warten wir aber noch bis wir das Modul mit den Vorwiderständen fertig haben. Dann lassen sich die Drähte etwas besser ablängen. Die Drähte sind nachher zwischen 6 und 7 cm lang.

Auf den Bilder sieht man auch dass man je nach Art der Stiftleiste die Buchsenleisten am Arduino anders einlöten muss.

Jetzt kann man die Kabel von den LEDs zu den Vorwiderständen anbringen. Dazu 6-7cm lange Kabelstücke auf der einen Seite mit der Anode der LED verlöten und mit einem Schrumpfschlauch vor Kurzschlüssen sichern. Auf der anderen Seite einen weiblichen Dupont Steckverbinder aufcrimpen. Die vier Steckverbinden kann, wenn man hat, in einen 4fach Steckschuh stecken, dann kann man die LEDs ohne viel Gefummel mit den Vorwiderständen verbinden.

Die gemeinsamen Kathoden der LEDs verbindet man mit einem GND Pin am Arduino.

Als letztes kommt die Bodenplatte mit der Verlängerung und Durchführung des USB-Ports des Arduinos. Damit das Gehäuse möglichst klein bleibt benutzt man ein USB Kabel mit  einem 90° nach links abgewinkelten USB Stecker.

Das günstigste Kabel das ich gefunden habe war ein OTG Kabel, welches normalerweise dazu verwendet wird USB-Geräte an Tablets und Handys anzuschließen. An diesen einfach die Kupplung abschneiden und das Kabel und die Drähte abisolieren. Das Kabel ist leider etwas sehr kurz was zu etwas Zug am Kabel beim Zusammenschrauben führt. Bislang macht es keine Probleme aber wenn das Kabel eine etwas größere "Schlaufe" machen würde wäre es sicher besser.

Es werden die vier Anschlüsse VCC, GND, D+ und D- benötigt. Den ID-Pin braucht man nicht und kann entweder abgeschnitten oder einfach nach hinten weggebogen und später hinter dem Schrupfschlauch versteckt werden.

Da bei mir keine zwei Webseiten das gleiche Passwort haben ist das ein echt hilfreiches kleines Helferlein das ich nicht mehr missen möchte.

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.

sudo add-apt-repository ppa:some-fancy-ppa/coolstuff
sudo apt-get update
sudo apt-get install coolstuff

sudo apt-get install ppa-purge
sudo ppa-purge ppa:some-fancy-ppa/coolstuff