my-CTRL
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Nachdem mein Konzept gezeigt hat, dass es nicht nur grundsätzlich funktioniert, sondern bereits stabil läuft und voll funktionsfähig ist, sind jetzt die großen und kleinen Verbesserungen dran.
Die Ideenkiste ist randvoll. Mir spuken Begriffe wie Fehlerbeseitigung, Timer, Rollladensteuerung, Abwesenheitssimulation, Parametereinstellungen per Web-App, Multilanguage Web-App, verschiedene Web-App Designs, Temperaturverläufe und noch vieles mehr durch den Kopf. Ich weiß gar nicht, wo ich anfangen soll.
Ich mache mir also eine Liste und priorisiere die Themen. Ab jetzt gibt es konsequentes Versionsmanagement!
Nachdem die Platinenmodule aufgebaut sind, braucht es eine vernünftige Testumgebung, mit der man einfach und relativ gefahrlos 220V Verbraucher testen kann! Außerdem möchte ich sehen, wie sich die Module in eine bestehende Hausinstallation mit Wechselschaltern und Eltako-Relais integrieren lässt.
Ich baue eine einfache Konstruktion auf, die es mir erlaubt, 2 GPIO Extender und mehrere Sensor-/Aktuatorplatinen zu testen. Zwei Lampen - eine als Wechselschalter, die andere als "Override" verdrahtet - dienen als Anzeige. Einen Wassersensor und einen Fenstersensor gibt es auch.
Ich möchte mein Haus am Ende zwar komplett ausstatten, finde es aber sinnvoll, erst mal mit einem Stockwerk zu beginnen. Nachdem der Raspberry Pi im den Fussbodenheizungsverteiler im Dachgeschoss verschwinden soll, beginne ich mit den Räumen hier.
Den Extender für das Erdgeschoss baue ich ebenfalls auf, lasse die Sensor-/Aktuatorplatinen dafür erst mal weg. Die Extender werden über ein altes PC-Netzteil versorgt, das ich hinter das senkrechte Brett geschraubt habe, wo sich auch die 220V Wago-Klemmen befinden.
Erwartungsgemäß funktioniert fast alles! Allein die Ansteuerung eines auf dem Testbrett installierten Stromstoß-Relais macht Schwierigkeiten, denn der mächtige Umschaltimpuls bringt mir das Setup der MCP-23017 durcheinander. Mal sehen, ob das "in echt" funktioniert - da ist es ein original Eltako-Relais, das im Sicherungskasten im Keller installiert ist.
Bisher war meine Datenbank auf der Micro-SD Karte des Raspberry Pi installiert und verrichtete auf dem dort installierten mySQL- Server klaglos ihre Dienste. Dieser Tage jedoch hing der Raspberry Pi plötzlich tot im Seil. Auch ein Re-Boot funktionierte nicht. Was war passiert? War das possierliche Computerchen etwa abgeraucht?
Ich habe parallel noch einen Pi mit Sybu Kodi laufen und stecke dessen SD Karte mal in den toten Pi: läuft! Gott sei Dank! Die Hausautomations-SD-Karte hingegen zickt auch im Kodi-Pi. Alles klar: SD-Karte im Eimer! Ich konfiguriere eine neue, doch auch die reitet nach kurzer Zeit in die ewigen Jagdgründe ab.
Schnell wird mir klar: durch die Platinen adressiere ich jetzt viel mehr Objekte als auf dem Steckbrett. Deshalb ist die Zahl der Schreibzugriffe auf die SD-Karte sprunghaft angestiegen, wofür sie auf Dauer nicht ausgelegt ist. Wenn ich mir nichts anderes einfallen lasse, wird das bald wieder passieren. Es gibt zwei Lösungen: entweder eine externe HDD an den Pi anschließen, oder die Datenbank auf meine NAS auslagern. Ich entscheide mich für letzteres.
Damit auch die meisten anderen Schreibzugriffe auf den Pi minimiert werden, muss ich einiges an den Boot-Scripten des Pi ändern. Das ist aber kein Hexenwerk und seitdem läuft der Pi ohne zu mucken.
Das bisherige layout der Web-App basierte auf einer einzigen, nicht scrollbaren Hauptseite, von der aus man per Button zu der jeweiligen Gewerkseite kam. Das funktionierte zwar an sich gut, aber ich will eine Seite im App-Style - also ohne die ganzen Browser Bedien-Elemente. Manchmal klappt es, aber manchmal öffnet sich ein ganz normales Browser Fenster. Das schaut sch.... aus!
Daher habe ich mich entschlossen, die Seite als einen Single-Pager aufzusetzen, bei dem man sowohl zu den Gewerkblöcken springen als auch dahin scrollen kann.
Über Monate hinweg arbeite ich an vielen kleinen weiteren Verbesserungen und Korrekturen. Am schwierigsten für mich ist es, den Refresh der Seiten zu programmieren, um die Daten immer wieder zyklisch aus der Datenbank zu holen, aber so, dass die Seite aber nicht immer an den Anfang springt, sondern zur aktuellen Position zurückkommt. (Anmerkung: Was ich zu dem Zeitpunkt nicht weiß: Es soll noch über ein Jahr dauern, bis das mal korrekt funktioniert!)
Die Web-App macht Spass, aber die Grafik wird mir irgendwann zu verspielt und zu bunt. Außerdem gefallen mir die "Schokoladenstückchen" nicht mehr. Für einige Buttons möchte ich ein neues, klareres Design.
Ein Arbeitskollege, der auf das Design von Human Machine Interfaces spezialisiert ist, gibt mir noch ein paar weitere Tips, damit die Bedienung noch intiutiver wird. Das ist relativ schnell erledigt und ich behebe nebenbei immer mehr Fehler.
Jetzt wirkt das System fast schon professionell und läuft sehr zuverlässig und stabil. Abstürze gibt es nur bei Stromausfall und natürlich, wenn ich meine NAS update. Dann muss ich halt das Python - Script am Raspberry Pi neu starten und schon läuft es wieder. Per VNC geht das sogar vom iPad oder PC aus.
Das System läuft jetzt seit fast einem Jahr auf meinem Basteltisch so gut wie durch. Jetzt, will ich es wissen: Das Design wird nochmals verbessert und folgende neue Funktionalität kommt hinzu:
Außerdem fasse ich ab jetzt alle Objekte in einer einzigen Objekttabelle zusammen. Vorher gab es für jedes Gewerk eine eigene. Das macht die Verarbeitung schneller und die Abfragen einfacher. Natürlich ist das ein Heidenaufwand, denn auch das Python Script muss an vielen Stellen angepasst werden.
Ein paar Freunde und Bekannte haben bereits reges Interesse an dem System bekundet und möchten gerne auch so eins! Aber so weit bin ich noch nicht. Erst mal will ich mein eigenes System endlich einbauen, aber irgendwie kommt mir immer wieder etwas dazwischen.
Da meine Platinen doch den einen oder anderen Kinken haben, korrigiere ich die Layouts und verbessere sie an der einen oder anderen weniger gut gelungenen Stelle. Außerdem entwerfe ich ein kompakteres GPIO-Extender-Modul und eine neue Aktuator- / Sensor- Platine, die sich ideal für die Steuerung von Rollladenmotoren eignet.
Mit der Herstellung der Module warte ich aber noch. Ich bin ja erst mal versorgt.
Nachdem ich es im Sommer nicht geschafft hatte, das System ins Haus einzurüsten, ist es nun endlich soweit. Ich nutze meinen Weihnachtsurlaub, um das Dachgeschoss meines Hauses mit meiner i-CTRL auszustatten. Aber Vorsicht ist geboten: schließlich ist das ein nicht ganz unwesentlicher Eingriff in die Hauselektrik. Und mit der sollte man sich auskennen, damit die Bude nicht abfackelt! Ob dann nämlich eine Versicherung bei einem Brand zahlt, ist fraglich!
Zuerst muss ich eine Doppelsteckdose im Heizkreisverteiler installieren. Das ist an sich kein Problem, aber es geht eng zu und so zeigt es sich einmal mehr, dass billige Ware in so einem Fall schlecht zu verlegen ist. Vor Monaten hatte ich schon ein altes PC-Netzteil mit Steckern bestückt. Ich lege es einfach in den Verteiler hinein.
Da ich die Stromversorgung vom Flur anzapfe, ziehe ich gleich zwei Adern mehr mit rein. Nachdem ich im Dachgeschoss nur vier Heizkreise habe, kann ich den 5. Relais - / Detektorkreis auf dem Extendermodul benutzen, um das Flurlicht zu schalten und den Schaltzustand anzuzeigen.
Sowohl der RasPi als auch der Extender werden mit doppelseitigem Klebeband an der Tür des Heizkreisverteilers befestigt. Als erster Raum ist das Schlafzimmer dran. Die Heizung ist hier fast immer aus und das Hauptlicht wird nur selten benutzt. Falls was schiefgeht, sind die Auswirkungen hier am geringsten.
Ich entferne den elektromechanischen Thermostat, um dahinter das erste Aktuator-Sensor-Modul zu installieren. Es ist etwas eng und kniffelig, aber es geht ganz gut. Ich ziehe ein Flachbandkabel ein und crimpe an beide Enden einen RJ45 Modularstecker. Die Kabel des Relais und des 220V Sensors schließe ich an den benachbarten Wechselschalter.
Dann ziehe ich noch ein 2-poliges Kabel zum Fenster, klebe ein Reedrelais und einen Magneten ans Fenster und löte modulseitig einen Stecker an. Für letzteres bräuchte man 4 Hände und gekröpfte Finger, aber es geht irgendwie. Ich überprüfe nochmal alles und dann schalte ich das System ein.
Ich mache viele Versuche, aber nichts rührt sich. Das verstehe ich nicht! Ich habe zwar zwischendurch mal daran gedacht, dass das Netzteil kaputt sein könnte, aber Seit dem letzten Versuchen hatte ich es nicht angefasst. Erst als ich gar nicht Mehr weiterkomme, messe ich endlich das Netzteil durch: Es gibt keinen Mucks von sich! Oh Mann! Da hätte ich auch früher drauf kommen können!
Gott sei Dank habe ich noch ein drittes altes Netzteil von einem PC. Ich löte die drei Stromstecker an und baue es ein. Einschalten! Ob es wohl jetzt geht? Raumtemperatur und Fensterstatus werden korrekt angezeigt. Ich bin erleichtert, es geht wieder!
Beim Öffnen des Fensters löst das System eine Push Message aus, Weil ich das Szenario abwesend gewählt habe. Genau so soll es sein! Ich schalte das Flurlicht ein. Klack! Das Eltako-Relais im Keller ist bis hier oben zu hören. Das Licht geht an und 1 Sekunde später zeigt der Statusring korrekt an, dass das Flurlicht leuchtet.
Einzig das Relais für das Schlafzimmer Licht schaltet nicht. Schaltet man das Licht manuell ein, wird der Status korrekt zurückgemeldet. Ich messe die Spannung und stelle fest, dass am Aktuatormodul nur noch 4 Volt ankommen. Liegt es etwa an dem Flachbandkabel?
Also ab und zurück an den Löttisch. Beim Testen hatte ich entweder kurze Flachbandkabel oder lange CAT 5e Patchkabel benutzt. Beide funktionierten prima. Beim Nachmessen stellt sich heraus, dass das Flachbandkabel viermal mehr Widerstand hat. Mit einer anderen Bestückung funktioniert die Platine zwar, Aber der Spannungsabfall im Kabel ist zu groß. Mir bleibt nichts anderes übrig, als auf die schwierig zur crimpenden CAT 5e Kabel umzusteigen.
Zur Zeit habe ich beruflich viel um die Ohren und brauche mal eine schöpferische Pause. Die letzten Wochen habe ich gar nichts am System gearbeitet. Muss auch mal sein. Ich war sogar zu faul, endlich mal den Rest des Systems im Dachgeschoss zu installieren und das Flachbandkabel gegen ein Cat5e zu tauschen.
Die vergangenen 5 Monate ist das System klaglos gelaufen. Lediglich ab und zu hat der Schaltimpuls gelegentlich die Temperatursensoren gestört, die dann zeitweise Mist meldeten oder nicht erkannt wurden. Ich führe das ganz klar auf das Flachbandkabel zurück.
Stattdessen habe ich einiges an Zeit in diesen Blog investiert, damit ich meine Erfahrungen mit Euch teilen kann. Außerdem habe ich einen YouTube Channel erstellt, den ich gerade mit Material befülle. Aber auch das ist sehr sehr aufwändig!
Danach will ich wieder anfangen. Es soll ja schließlich nicht alles nur für ein paar Lampen und Fenster im Dachgeschoss gewesen sein!
Es ist lästig, dass ich statt der einfach zu installierenden Flachbandkabel jetzt runde Patchkabel verlegen muss, aber es muss leider sein! Sonst fällt die Spannung zu sehr ab und die Temperatursensoren melden Mist oder werden nicht erkannt. Außerdem ist der Stromverbrauch der Schaltung unnötig hoch.
Ich rüste noch das Büro, das Bad und das Bastelzimmer um. Jetzt ist das Dachgeschoss schon mal komplett.
Alles läuft reibungslos. Ich will das System jetzt mal ausgiebig Testen und danach im Erdgeschoss einen weiteren GPIO-Etxtender installieren, zu dem ich dann wieder Schritt für Schritt Sensoren und Relais hinzufügen werde.