FHEM für Hausneubau mit GPIO und Relaisboards

Gerners · 05 Mai 2017, 09:39:38

Hallo zusammen,
ich bin gerade beim Hausbau und will gerne einige Räume und Rolläden per Taster und auch per Smartphone bzw. allgemein Weboberfläche schalten und verwalten können.
Dabei war mein Vorhaben, auf dem Raspberry Pi FHEM laufen zu lassen, dort alle Taster und Aktoren zu definieren und mittels sehr, sehr vieler GPIO Expander und Relaisboards die Aktoren (Rolläden und Leuchten) anzusteuern und die Hardwaretaster mit GPIOs einzulesen. (Taster schaltet ein Relais, das dann den GPIO auf VCC bzw. Masse zieht.)
Das Einschalten einer LED auf dem Testboard via Smartphone habe ich schon getestet und es funktioniert soweit ganz gut.

Ich habe diese Vorgehensweise so noch nicht gelesen und nun stellt sich mir die Frage, ob das ein gangbarer Weg ist. Ich lese viel über Homematic und Funklösungen, möchte jedoch beoi mir bewusst auf Funklösungen verzichten und alle Sensoren / Aktoren Strenförmig vom Hausanschlussraum anfahren.

Es sollen 17 Rollladen, ca. 15 Leuchten und ca. 5 Steckdosen steuerbar sein. dabei bekommen die Leuchten und Rollläden jeweils Hardwaretaster. Die geschalteten Steckdosen sollen nr softwaremäßig ein und ausgeschaltet werden.

Haltet ihr dieses Vorgehen Grundsätzlich für möglich? wo seht ihr Nachteile dieser Verdrahtung?

Habt ihr andere ideen zur Hardwaremäßgen Umsetzung dieser Idee? Bin ich eventuell mit diesem Vorhaben völlig auf dem Holzweg?

Besten Dank für eure Anregungen und Ideen.

Fragt nach, falls in meiner Ausführung etwas unklar ist

Gruß
Tom

Frank_Huber · 05 Mai 2017, 09:57:32

Hi,

genau so habe ich mein Haus auch ausgestattet.
Ich habe dazu ein Raspberry pro Etage genommen.

Alle Taster hängen an den Originären GPIOs.
Die Relais hängen an Extension Boards. 32GPIO z.B. -> http://www.ebay.de/itm/222036668945
Relais habe ich diese mit passendem Hutschienen Gehäuse: https://www.raspiprojekt.de/kaufen/shop/bausaetze/bausatz-zweifach-relaiskarte.html

Die Taster über Relais zu ziehen ist nicht unbedingt erforderlich, ein Optokoppler tut es auch.
Was nicht zu empfehen ist ist die Taster über lange Kabelwege direkt anzuklemmen. Da reagieren die Taster nicht immer sauber.

Grüße
Frank

Beta-User · 05 Mai 2017, 10:07:05

Hallo Tom,

willkommen im Forum.

Kann Frank_Huber da nicht unbedingt zustimmen, vor allem vorneweg: Du mußt bei solch einem Projekt jemand hinzuziehen, der die für Elektroinstallationen zwingenden Regeln kennt und über elektrische Fachkompetenz verfügt! (Die Frank_Huber evtl. selbst hat).

Ansonsten halte ich eine Sternverkabelung für eine gute Sache, würde aber auf ein Bussystem (z.B. HM-Wired, gibt aber auch andere Alternativen) setzen (funktioniert auch ohne FHEM, wenn die Schalter direkt gepeert werden).

Insbesondere Raspberry-GPIO's direkt zu nutzen, halte ich persönlich für suboptimal: Es ist zum einen sehr prozessornah (Beschädigungsrisiko) und man ist sehr auf eine spezielle Hard- und Software-Kombination angewiesen. Schließlich willst Du vermutlich nicht, dass Du das Licht nicht mehr anschalten kannst, nur weil ein update des PI (das man irgendwann aus SW-Sicherheitsgründen machen MUSS) nicht ganz so reibungslos war wie erhofft.

Und manche Dinge können auch schiefgehen, wenn man die Anforderungen der Verbraucher nicht beachtet. Beispiel: bei Rolläden muß man aufpassen, dass man jeweils nur einen Kanal (hoch/runter) schaltet und dazwischen eine Pause einlegt...

Im Ergebnis daher mein dringender Rat: Frag' jemanden, der sich mit sowas auskennt!

Gruß, Beta-User

Otto123 · 05 Mai 2017, 10:10:18

Hi,

Du musst bei den Rollladen bedenken, dass die Relais etwas "speziell" sein müssen. Der typische Aufbau ist ein Umschalter und ein Schließer in Reihe. Du brauchst also pro Rolladen 2 normale Relais!
Wenn du ohne Funk leben willst denke auch an genügend Sensoren, beschäftige Dich mit oneWire und der Verkabelungs Topologie. Sie genügend Stellen (kleine Schaltkästen) vor wo Du mal kleine Elektronik unterbringen kannst und diese mit Ethernet vernetzen kannst.

Gruß Otto

Beta-User · 05 Mai 2017, 10:18:47

Zitat von: Otto123 am 05 Mai 2017, 10:10:18
Wenn du ohne Funk leben willst denke auch an genügend Sensoren, beschäftige Dich mit oneWire und der Verkabelungs Topologie. Sie genügend Stellen (kleine Schaltkästen) vor wo Du mal kleine Elektronik unterbringen kannst und diese mit Ethernet vernetzen kannst.

OneWire ist sicher auch eine Alternative, aber:
Wenn Du kannst, solltest Du wirklich alles an einen zentralen Ort führen und seperat ein Bussystem für Sensoren (zu denen m.E. auch die Schalter gehören) aufsetzen, um dann ggf. nachträglich in jedem Raum auch weitere Sensorik installieren zu können.
@Otto: ETHERNET würde ich dafür NICHT (bzw. nur im Notfall) nehmen, sondern die Steuerung möglichst unabhängig von externen Komponenten (wie hier: einem Router) auslegen. Noch ungeeigneter ist m.E. WLAN. Sowas sollte man m.E. allenfalls für Komfortfunktionen nutzen.

Just my2ct...

Gruß, Beta-User

Muschelpuster · 05 Mai 2017, 10:24:33

Im Neubau sind Kabel natürlich immer der beste Weg. Nur kannst Du Dir mit einem schon sicher sein: Du wirst Kabel vermissen/vergessen

Zur Realisierung gibt es jetzt mehrere Ansätze:

alle Elektro-Kabel (Schalter, Steckdosen, Licht) zur Verteilung ziehen und hier entspr. verschalten. Dazu sollte nichts in der Verteilung direkt auf ein Relais oder eine Sicherung gelegt werden, sondern alles erst einmal auf Reihenklemmen abgefangen werden. Dazu braucht man aber auch einen guten Elektriker, so etwas kann nicht jeder gut ausführen. Das hat ein Kollege von mir gemacht und da ist nicht der schlechteste Weg. Der Elektriker wird allerdings kotzen, denn da kommt dann ein riesiger Berg Kabel zusammen und die Verteilung muss auch 2 Nummern größer sein.
Normal verkabeln und an alle Punkte Buskabel dazu packen. Dann mit KNX, Net4Home o.ä. agieren. Ist deutlich teurer, aber die Verkabelung ist smarter.
Leerrohre vorsehen, damit man neben der normalen Verkabelung noch nacharbeiten kann. Dazu gibt es z.B. auch Kabelkanäle als Fußleisten. Dann muss man das Leerrohr von den Schalterdosen nur auf Bodennivieau ziehen und von jedem Raum ein Rohr zur Verteilung vorsehen. Das coole bei diesen Kanälen ist, dann man Steckdosen (Aufputz, aber nicht gerade hässlich) jederzeit versetzen kann, wenn man etwas Kanalabdeckung in Reserve hat Beispiel. Das muss man natürlich mögen. In anderen Ländern wird das viel häufiger gemacht, aber der Deutsche im Allgemeinen ist da ja sehr pingelig.

Ich würde mich nicht nur auf die Logik eines Systems verlassen. Wenn Dein Pi ausfällt und sich das Licht nicht mehr schalten lässt, hast Du daran keine Freude mehr. Die wichtigen Funktionen müssen immer ohne die Zentrale gehen, z.B. über eine direkte Adressierung im Bus. FHEM sollte meiner Meinung nach nur lauschen und eben die zusätzlichen Komfortfunktionen (Logging, Schalten via Website bzw. automatisch etc.) aktiv einbringen. Alleine aus diesem Grund fällt für mich das komplette Handling über GPIO's aus.
KNX, Net4Home u.ä. gibt es ja auch für Hutschiene, so dass man bei der Variante der zentralen Verkabelung auch Sensoren und Aktoren sauber in der Verteilung unterbringen kann. Eine Alternative wären z.B. die WebIOs von W&T, welche aber auch kein Schnäppchen sind. Mit 1-Wire steure ich bei uns komplett ein Terrarium (auch mit Optokoppler auf elektronisches Relais). Das funktioniert zu 99,9% zuverlässig, aber die komplette Hütte würde ich damit auch nicht steuern.
Und wie schon geschrieben muss das mit einem Fachmann umgesetzt werden.
Wenn doch GPIO plädiere ich auf für Optokoppler an Ein- und Ausgängen. Wenn dann was schief geht, ist nur der Optokoppler kaputt. Zudem braucht dieser als Input auch einen definierten Strom, was den Leitungsweg niederohmig macht und so die Störanfälligkeit reduziert. Man will ja auch nicht das Licht schalten, nur weil das Handy mal in der Nähe einer Leitung gesendet hat. Da kann man richtig nach suchen, wenn alle 5 Minuten etwas wilde Sau spielt, nur weil sich das Handy mal wieder beim Netz melden muss.
Und ein Optokoppler kann auch ein Kleinrelais direkt schalten.

nachdenkliche Grüße
Niels

Gerners · 05 Mai 2017, 10:33:56

Hallo zusammen,
vielen Dank für eure bisherigen schnellen Antworten.
@ Beta-User: die Verkabelung kann (und darf) ich selbst machen. Da kenne ich mich auch entsprechend aus.
Das mit den Updates des Raspberry, der dann alles Licht lahmlegt ist ein guter Hinweis. wie kann man das evtl anders lösen?
@ Otto 123: Ich plane, für die Rollladen Relais mit gegenseitiger Hardwareverriegelung zu nehmen (sicher ist sicher.

)

@Frank_huber: Hast du zufällig ein paar Bilder, wie das bei dir aussieht? evtl Blog? Gibts evtl. Schaltpläne? würde mich sehr interessieren. evtl kannst du mich, falls du es nicht hier posten möchtest per PN schicken.

wie würdet ihr die Schalter mit dem Raspi verbinden? Bus und in jeder Schalterdose eine Art Busankoppler?

Wuppi68 · 05 Mai 2017, 10:36:03

Sternverkabelung top
Raspberry GPIO's hmmmm - wie sieht der defekt Austausch in 10-20 Jahren aus? Übergabe an den Nachbesitzer (Erben/Verkauf)

Ich würde im Schaltschrank z.B. HM Wired einsetzen und die Input mit den Outputdevices direkt (logisch) verbinden um die FHEM Unabhängigkeit zu gewährleisten

Thorsten Pferdekaemper · 05 Mai 2017, 11:02:33

Hi Tom,
meiner Meinung nach willst Du HM-Wired. Wenn Du basteln willst, dann kannst Du auch Homebrew-Wired machen. Hier sind ein paar Links:
https://wiki.fhem.de/wiki/HomeMatic_Wired
https://forum.fhem.de/index.php/topic,61780.0.html
Wenn Du damit spielen willst, dann am besten gleich mit v0800 anfangen:
https://forum.fhem.de/index.php/topic,70528.0.html
Gruß,
Thorsten

Beta-User · 05 Mai 2017, 11:11:58

...schade, Thorsten war schneller...

Zitat von: Gerners am 05 Mai 2017, 10:33:56
Hallo zusammen,
vielen Dank für eure bisherigen schnellen Antworten.
@ Beta-User: die Verkabelung kann (und darf) ich selbst machen. Da kenne ich mich auch entsprechend aus.
Das mit den Updates des Raspberry, der dann alles Licht lahmlegt ist ein guter Hinweis. wie kann man das evtl anders lösen?

M.E. am besten dazu fertige Hardware nehmen (irgendwas mit einem vernünftigen Bussystem).
Wenn Selbstbau, dann würde ich einen/mehrere Microcontroller dazuwischenklemmen (Arduino oä.). Da muß man die Software nicht aktualisieren und kann den einzelnen Baustein im Defektfall einfach austauschen, also z.B. jeweils 2 mit derselben firmware ausstatten, beide testen, einen in die Schublade...
Den dann mit einem vernünftigen Protokoll ausstatten (schau Dir dazu z.B. HM-Homebrew-Wired an...). Das hat dann "nur" eine vernünftige Software-Schnittstelle (über einen einfachen USB-Baustein angeschlossen), über den sich die Arduinos dann steuern lassen.

Zitat
wie würdet ihr die Schalter mit dem Raspi verbinden? Bus und in jeder Schalterdose eine Art Busankoppler?

Genau so, ginge auch z.B. mit HM-(homebrew)-wired. Das ist 24V-Technik (oder 12V?; auf RS485-Basis), von daher nicht ganz so anfällig für Funkstörungen.

Thorsten Pferdekaemper · 05 Mai 2017, 11:23:07

Zitat von: Beta-User am 05 Mai 2017, 11:11:58
...schade, Thorsten war schneller...

Klar, es geht um Wired...

Zitat
Genau so, ginge auch z.B. mit HM-(homebrew)-wired. Das ist 24V-Technik (oder 12V?; auf RS485-Basis), von daher nicht ganz so anfällig für Funkstörungen.

Aaaaalso: Die Standard-Homematic-Wired-Geräte haben eine Versorgungsspannung von 24V. Normalerweise legt man also diese 24V mit ins Buskabel. Bei Homebrew-Geräten hat man natürlich die Wahl. Ich habe meine im Schaltschrank, in dem ich sowieso auch ein 5V-Netzteil hängen habe. Das versorgt dann auch gleich z.B. einen Arduino Nano.
Man kann natürlich auch die 24V nehmen und daraus im Gerät die benötigte Versorgungsspannung machen. Das Ding, das hier entsteht, wird das wohl so machen:
https://forum.fhem.de/index.php/topic,70929.0.html

Die Stabilität bezüglich irgendwelcher Störungen hat allerdings nichts mit diesen 24V zu tun. Die Signalleitungen laufen sowieso mit 5V. RS485 hat zwei Signalleitungen, die immer entgegengesetzt angesteuert werden. D.h. wenn eine auf +5V liegt, dann liegt die andere auf GND und umgekehrt. Der Empfänger wertet dann die Differenz aus. Störungen sollten sich dann auf beide Leitungen gleichartig auswirken, so dass die Differenz im Endeffekt gleich bleibt.
Zusätzlich ist hilfreich, dass HM-Wired nur mit 19200 Baud läuft. D.h. man braucht sich zur Bustopologie nicht viel zu überlegen und braucht auch keinen echten Busabschluss. (Zu dem, was bei HMW "Busabschluss" heißt siehe hier: https://wiki.fhem.de/wiki/HomeMatic_Wired#Der_sogenannte_Busabschluss)

Gruß,
Thorsten

Muschelpuster · 05 Mai 2017, 11:36:27

Trotzdem bleibt RS485 ein Bus! Ich habe da am Rande etwas im gewerblichen Bereich mit zu tun. Und wenn es Probleme gibt, sind es immer die sternförmig aufgebauten Standorte. Da geht es dann zwar um Flächen in Richtung 4-stelliger Quadratmeterbereich, aber ich will das nur mal anmerken, auch wenn ich denke, dass ein sternförmiger Aufbau im Heimbereich (wenn man es nicht übertreibt) keine Sorgen machen wird. Aber wenn ich das richtig lese, geht es hier ja eh mehr Richtung zentraler Verkabelung. Ein Kompromiss ist mehreren Etagen immer noch die Etagenverteilung, wenn man sie elegant versteckt bekommt.
Ansonsten ist RS485 wirklich stabil und spätestens mit abgeschirmten Leitungen quasi nicht aus der Ruhe zu bringen.

große Grüße
Niels

Thorsten Pferdekaemper · 05 Mai 2017, 12:04:41

Zitat von: Muschelpuster am 05 Mai 2017, 11:36:27
Trotzdem bleibt RS485 ein Bus!

Ja, klar. Man sollte vielleicht keine Kreise machen und irgendwo ist wahrscheinlich auch bei Sternen und Bäumen Schluss.

ZitatAber wenn ich das richtig lese, geht es hier ja eh mehr Richtung zentraler Verkabelung. Ein Kompromiss ist mehreren Etagen immer noch die Etagenverteilung, wenn man sie elegant versteckt bekommt.

So in etwa ist das bei mir. Außerdem sind die Aktoren innerhalb der Schaltkästen über das Buskabel verbunden.

Gruß,
Thorsten