Wenn man sich ein Smart Home aufbaut, möchte man aus verschiedenen Gründen Temperaturen messen. In meinem Fall möchte ich im Heizungsraum die Temperaturen an den Wasserrohren, sowie im Warmwasserspeicher aufzeichnen. Eine einfache und kostengünstige Lösung ist es, das mit einem ESP8266 und dem DS18B20 Temperatursensor umzusetzen. Mit der Software ESPHome ist das auch schnell eingerichtet. Im Folgenden zeige ich, wie man das macht.
ESP8266 und DS18B20 verdrahten
Für dieses Beispiel verwende ich einen ESP8266 Wemos D1 Mini mit drei DS18B20 Temperatursensoren. Sie werden nach folgendem Schema verdrahtet. Das einzige zusätzliche Bauteil ist ein 4,7 kOhm Widerstand, der zwischen den Signal-Pin und VCC gelötet wird.
ESP8266 mit DS18B20 Temperatursensoren verbinden. Dazu ist ein 4k7 Ohm Widerstand notwendig.
Die Umsetzung der Schaltung könnte zum Beispiel so aussehen. Verwendet wurde eine Lochrasterplatine. Der Kondensator zwischen VCC und GND ist optional (nicht im Schema eingezeichnet)
Der Vorteil von den DS18B20 ist, dass man sehr viele von ihnen parallel betreiben kann. Wenn die Schaltung einmal geschafft ist, kann man weitere Sensoren einfach anschließen. Das ist der Grund, warum ich schraubbare Kontaktklemmen verwendet habe: Dadurch kann ich mit wenig Aufwand neue Sensoren anschließen.
DS18B20: Adresse herausfinden
Dieser Temperatursensor arbeitet mit dem 1-Wire-Protokoll. Um jeden Sensor eindeutig ansprechen zu können, ist die Adresse des Sensors notwendig. Die kann man leider nicht am Gehäuse ablesen, sondern man muss sie via Software erfragen. Wir nutzen das gleich, um unsere Verdrahtung zu überprüfen!
Die Adresse der Sensoren findet man ebenfalls mit ESPHome heraus, indem man ein sehr minimalistisches Programm aufspielt. Wie schon beim Auslesen des Gaszählers startet man mit
esphome wizard heizungstemperatur.yaml
und beantwortet dem Wizard wahrheitsgemäß die 4 Fragen. Die entstandene heizungstemperatur.yaml öffnet man mit einem Editor und fügt unten die folgenden Zeilen hinzu:
# Example configuration entry
dallas:
- pin: GPIO2
Mittels des folgenden Befehls kompiliert man die Datei und flasht sie auf den ESP8266 (siehe Artikel über den Gaszähler).
esphome run heizungstemperatur.yaml
Der folgende Befehl öffnet die Logdatei des Controllers:
esphome logs heizungstemperatur.yaml
Dort werden die Adressen der angeschlossenen Sensoren angezeigt. Kleiner Tipp: Wenn man immer nur einen Sensor anschließt, behält man den Überblick!
In der Logdatei sieht man (in der letzten Zeile) die Adresse des Sensors. Diesen notiert man sich.
ESPHome für Temperaturmessung flashen
Wenn man nun alle Adressen der Sensoren herausgefunden und notiert hat, kann man das den ESP8266 wie folgt konfigurieren. Den Code fügt man an die bereits erzeugte Datei aus dem Wizard an.
Da mittlerweile der Chip schon die ESPHome-Software aufgespielt hat, kann man bereits jetzt kabellos den neuen Programmcode übertragen. Bei ESPHome nennt sich diese Technik „Over the air“, kurz OTA. Der PC und der ESP8266-Chip müssen sich nur im gleichen Netzwerk befinden.
esphome run heizungstemperatur.yaml
Integration der Temperatursensoren in Home Assistant
Jetzt fehlt nur noch die Integration in den Home Assistant. Glücklicherweise arbeiten die beiden Systeme sehr gut miteinander. Man navigiert im Home Assistant auf Einstellungen, Geräte& Dienste und fügt über das Plus unten rechts eine neue Integration hinzu. Dort sucht man nach „ESPHome“ und gibt im folgenden Fenster die IP-Adresse ein. Wichtig: hierfür muss die API aktiviert sein (das ist eine der Fragen des esphome-Wizards).
Das freie Betriebssystem LineageOS ist in der neuesten Version 19 erschienen und nutzt erstmals das aktuelle Android 12 und dessen Designsprache „Material You“ als Ausgangsbasis. Durch einen Wechsel zum Berkeley Packet Filter (eBPF) im Android Open Source Project (AOSP) werden weniger Mobilgeräte unterstützt.
Mit dem freien Betriebssystem Pop!_OS 22.04 veröffentlicht der amerikanische Computerhersteller und Linux-Distributor System76 ein neues Ubuntu-Derivat mit der hauseigenen Cosmic UX, einer UI auf Basis der Desktop-Umgebung Gnome 42, und dem Systemkernel Linux 5.16. Als Neuerung ziehen planbare Updates mit ein.
Der in Deutschland entwickelte Nachfolger des Ende 2020 erschienenen Volla Phone der in Nordrhein-Westfalen beheimateten Hallo Welt Systeme UG, der passend zum Jahrgang auf die Bezeichnung Volla Phone 22 hört, entsteht erneut in einer engen Zusammenarbeit mit Gigaset und bietet jetzt Linux mit Multi-Boot-Funktion.
Die schlanke und ressourcensparende freie Desktop-Umgebung LXQt ist in der neuesten Version 1.1.0 für POSIX-kompatible Plattformen wie die freien unixoiden Betriebssysteme Linux und BSD erschienen. Der leichtgewichtige Desktop auf Basis von Qt integriert und visualisiert jetzt auch Apps auf Basis von GTK besser.
CutefishOS ist eine chinesische Linux-Distribution, die mit ihrem hauseigenen Cutefish-Desktop, dem Cutefish Desktop Environment („CutefishDE“), optisch stark an macOS angelehnt ist. Das freie Betriebssystem setzt aktuell auf Debian 11, wenngleich das Entwicklerteam zuvor Ubuntu 20.04.4 LTS als Basis ausgegeben hatte.
Die schlanke und ressourcensparende freie Desktop-Umgebung LXQt ist in der neuesten Version 1.1.0 für POSIX-kompatible Plattformen wie die freien unixoiden Betriebssysteme Linux und BSD erschienen. Der leichtgewichtige Desktop auf Basis von Qt integriert und visualisiert jetzt auch Apps auf Basis von GTK besser.
Das niederländische EndeavourOS, ein Rolling Release auf Basis von Arch Linux, beansprucht die offizielle Nachfolge der seinerzeit sehr populären Linux-Distribution Antergos für sich und liefert mit der Version 22.1 („Apollo“) einmal mehr aktualisierte Systemabbilder mit neuesten Softwarepaketen, Mesa 22 und Linux 5.17 ab.
Die freie Linux-Distribution Raspberry Pi OS – ehemals Raspbian – für Mini-PCs, Maker und Einplatinencomputer wie den Raspberry Pi 4 und den Raspberry Pi 400, basiert auf Debian 11 („Bullseye“) und setzt jetzt auch erstmals auf den aktuellsten Betriebssystemkern Linux 5.15 LTS sowie ein experimentelles Wayland-Backend.
KDE Frameworks, das freie Ökosystem für den Desktop KDE Plasma, erhält in der neuesten Version 5.92 viele Verbesserungen und kann bereits mit der hauseigenen Linux-Distribution KDE neon sowie der ebenfalls zuletzt aktualisierten Sammlung an Anwendungsprogrammen, KDE Gear 21.12.2, als Live-System ausprobiert werden.
Das Open Source Media Center („OSMC“) – vormals Raspbmc –, das insbesondere für Einplatinencomputer der Serie Raspberry Pi konzipiert worden ist, kombiniert in der neuesten Version 2022.03 das freie Mediencenter Kodi 19.4 („Matrix“) sowie ein sogenanntes Just Enough Operating System („JeOS“) auf Basis von Debian.
Mit seinem Clear Linux Project und dem daraus resultierenden freien Betriebssystem Clear Linux OS hat Intel eine sehr performante Linux-Distribution realisiert, die in erster Linie für die Nutzung auf virtuellen Cloud-Maschinen wie Azure, KVM oder Hyper-V und weniger für den Desktop konzipiert wurde.
KDE Frameworks, das freie Ökosystem für den Desktop KDE Plasma, erhält in der neuesten Version 5.92 viele Verbesserungen und kann bereits mit der hauseigenen Linux-Distribution KDE neon sowie der ebenfalls zuletzt aktualisierten Sammlung an Anwendungsprogrammen, KDE Gear 21.12.2, als Live-System ausprobiert werden.
Betriebssysteme findet man mittlerweile nicht mehr nur auf festverbaute Festplatten. Mittlerweile ist es auch möglich, Windows beziehungsweise Linux fest auf einen transportablen USB-Stick zu installieren. Doch nicht jeder kann dies auf Anhieb realisieren. Wir zeigen euch im nachfolgenden Artikel, wie es konkret funktioniert und auf was dabei zu achten ist.
Zu einem Smart Home gehört es fast selbstverständlich, dass der Verbrauch von Energie aufgezeichnet wird. Der Stromzähler ist eine der wesentlichen Energiezählern im Haushalt, auch der Gaszähler ist sehr wichtig. Vor allem in Haushalten, in denen der primäre Energieträger Erdgas ist, ist der Gasverbrauch essenziell und wird im Smart Home auch optimiert. Das ist, zumindest für meine Begriffe, eine der wesentlichen Aufgaben des Smart Homes.
Das Schöne an den Gaszähler ist es, dass sie sich in der Regel sehr einfach auslesen lassen. Es ist keine komplizierten und teuren Geräte dafür notwendig. Bei den meisten Gaszählern reicht nämlich ein einfacher Reed-Kontakt aus, die es für einige Cent bei Ebay oder anderen Shops zu kaufen gibt. Als Intelligenz wird der sehr vielseitige ESP8266 verwendet. Dieser ist sehr energiesparend, hat integriertes WLAN, lässt sich verhältnismäßig einfach einrichten und kostet ebenfalls nur sehr wenig Geld.
Wenn der Gaszähler eine Aufschrift wie „1 im = 0,01m³“ trägt, lässt er sich mit wenig Aufwand digitalisieren. Ein Reed-Schalter könnte bereits genügen, um den Gaszähler ins Smart Home einzubinden.
Hardware: ESP8266 und Reed-Kontakt verlöten
Die Einkaufsliste für diesen Sensor:
ESP8266, beispielsweise den Wemos D1 Mini
Reed-Kontakt
optional: 5V Netzteil
optional: Schrumpfschlauchsortiment
Für einen geübten Maker ist diese Aufgabe im Handumdrehen erledigt. Für nicht geübte Maker ist es das perfekte Einsteigerprojekt. Es sind nur sehr wenige Lötstellen zu setzen und man kann kaum etwas falsch machen. Beim ESP8266, in meinem Fall ein Wemos D1 mini, müssen nur die beiden Pinleisten angelötet werden. Für Minimalisten würde sogar je ein Pin bei G (Ground) und D1 (GPIO5) reichen. An diese Pins gehören jeweils die Kabel, idealerweise Litzen 0,15mm², an deren Ende der Reed-Kontakt gehört. Bei diesem Schalter muss man keine Richtung beachten, man kann ich nicht falsch herum anlöten. Das fertige Produkt sieht dann so aus. Ich habe noch versucht, die Lötstellen mit Schrumpfschlauch zu verschönern. Das ist optional.
Update (02.05.2022) Weiterhin habe ich eine optionale LED zur Visualisierung des Signals eingebracht. Diese blinkt immer dann, wenn der Reed-Kontakt schaltet. Das ist vor allem dann sehr nützlich, wenn man den Reed-Schalter am Gaszähler anbringt. Die LED ist eine Hilfe, sie ist aber nicht zwingend nötig. Ihren Vorwiderstand kann man über Online-Tools berechnen, bei mir waren es 220 Ohm.
Der Schaltplan mit optionaler LEDESP8266 an der Pinleiste mit einem Reed-Schalter verlötet. Der Reed-Schalter geht auf Pin G und Pin D1
ESPHome auf ESP8266 installieren unter Windows 10
Unter Windows 10 lässt sich über den „Microsoft Store“ Ubuntu installieren. Das ist der kleine Umweg, den ich häufig gehe, um ein fast vollständiges Linux unter Windows 10 zum laufen zu bringen. Dass es leider nicht vollständig ist, sieht man den nun folgenden, etwas umständlichen Herangehensweise, wie man ESPHome auf dem ESP8266 installiert.
Wer ein vollständiges hass.io bzw. Home Assistant hat, kann das übrigens über den Addon-Store mit dem Add-on „ESPHome“ deutlich beschleunigen. Da ich aber, wie bereits beschrieben, Home Assistant als Container laufen habe, ist für mich der Umweg notwendig.
Man startet Ubuntu unter Windows und gelangt in das Terminal. Dort installiert man sich (falls noch nicht geschehen) Python 3 und das nötige Paket „esphome“ aus dem Python-Repsitory. Anschließend prüft man, ob die Installation geklappt hat, indem man sich die Versionsnummer ausgeben lässt.
Der Einfachheit halber empfehle ich, den Wizard von ESPHome zu verwenden. Er wird benutzt, um die *.yaml zu erstellen. Genau wie bei Home Assistant ist sie dafür da, den Controller zu konfigurieren. Der Wizard zeigt einem glücklicherweise gleich alle möglichen Alternativen auf, die man eingeben kann. Beantwortet also wahrheitsgemäß die 4 Fragen den Wizards und wir erhalten eine Konfigurationsdatei mit dem angegebenen Namen. Ich habe hier willkürlich gaszaehler.yaml gewählt.
Die nun folgende Datei sieht dann beispielsweise so aus:
esphome:
name: gaszaehler
esp8266:
board: d1_mini
# Enable logging
logger:
# Enable Home Assistant API
api:
password: "1234"
ota:
password: "1234"
wifi:
ssid: "hier die Wifi-SSID eintragen"
password: "hier das Wifi Passwort eintragen"
manual_ip:
static_ip: "auf Wunsch"
gateway: "IP-Adresse des Gateways"
subnet: "Subnet Maske"
# Enable fallback hotspot (captive portal) in case wifi connection fails
ap:
ssid: "Gaszaehler Fallback Hotspot"
password: "hier steht automatisch ein Passwort"
captive_portal:
Das Fallback-Wifi wird gebraucht, falls der Sensor das eigentliche WLAN nicht erreichen kann. Dann baut der ESP8266 eigenständig ein WLAN auf, über das er sich konfigurieren lässt.
Update (02.05.2022) Vor diesem Update habe ich den Pulse_counter von ESPHome verwendet. Dieser liefert leider keine zuverlässigen Werte. Gleiches gilt für den pulse_meter, der eigentlich besser sein sollte. Stattdessen bin ich nach einiger Tüftelei wieder bei dem binary_sensor herausgekommen, der wunderbar funktioniert. Zusätzlich ist eine LED auf GPIO0 angebracht, die schaltet, sobald der Reed-Schalter zieht. Damit könnt ihr live am Gerät sehen, ob ein Puls anliegt. Sie ist nur eine Hilfe und nicht zwingend erforderlich.
globals:
- id: total_pulses
type: int
restore_value: false
initial_value: '0' # hier kann der Gaszählerstand initialisiert werden
binary_sensor:
- platform: gpio
id: internal_pulse_counter
pin:
number: GPIO5
mode: INPUT_PULLUP
name: "Live-Impuls"
filters:
- delayed_on: 10ms
on_press:
then:
- lambda: id(total_pulses) += 1;
- output.turn_off: led # optional: für eine LED, die den Gaszählerpuls visualisiert
on_release:
then:
- output.turn_on: led # optional: für eine LED, die den Gaszählerpuls visualisiert
sensor:
- platform: template
name: "Gasverbrauch"
device_class: gas
unit_of_measurement: "m³"
state_class: "total_increasing"
icon: "mdi:fire"
accuracy_decimals: 2
lambda: |-
return id(total_pulses) * 0.01;
# Optional: Diese LED soll blinken, sobald ein Signal vom Gaszähler erkannt wird
output:
- platform: gpio
pin: GPIO0
id: 'led'
Fertig mit der Konfiguration. Wir speichern mit Strg + O und schließen Nano mit Strg + X
Mit dem folgenden Befehl wird der Code für den ESP8266 kompiliert. Ich habe es leider nicht geschafft, ihn direkt per USB-Kabel auf meinen Controller zu bekommen. Daher bin ich einen Umweg gegangen.
$ esphome run gaszaehler.yaml
Das endet mit einer Fehlermeldung (connection failed bad indicator errno=11), dass der Code nicht auf den Controller gebracht werden konnte. Stattdessen kopieren wir den Code auf das Laufwerk C: unter Windows und arbeiten von dort aus weiter (sorry Leute!!).
Mittels ESPHome-Flasher, den es auch für Windows gibt und der nicht installiert werden muss (!!) geht es weiter. Die eben kopierte Datei auswählen, den ESP8266 mit USB am PC anstöpseln und den entsprechenden COM-Port auswählen (bei mir wurde nur einer angezeigt). Bestätigen, und warten bis es fertig ist.
ESPHome in Home Assistant installieren
Mit der Entität „ESPHome“ kann der Sensor in den Home Assistant eingebunden werden. Das geht sehr fix, es muss nur die IP-Adresse und das festgelegte Passwort eingegeben werden. Damit er auch korrekt als Energiequelle erkannt wird, muss man noch folgende Zeilen in die configuration.yaml anfügen, besser noch, in die sensor.yaml
Update (15.04.2022): Manchmal fällt der ESP kurzzeitig aus, was den Gasverbrauch kurzfristig auf 0 m³ setzt. Sobald er wieder da ist, gibt es einen unlogischen Peak in der Statistik. Dieser wird über die kleine IF-Schleife herausgefiltert.
- platform: template
sensors:
# Gaszähler, kommend von ESPHome, aufbereiten für Energy
gasincubicmeter:
value_template: >
{% if states('sensor.gasverbrauch') | float == 0 %}
{{ states('sensor.gasincubicmeter') }}
{% else %}
{{ states('sensor.gasverbrauch') | float }}
{% endif %}
unit_of_measurement: m³
device_class: gas
attribute_templates:
state_class: total_increasing
Nach einem Neustart des Servers klickt man im Home Assistant auf „Einstellungen“, „Energie“ und klickt auf den Gaszähler. Dort taucht nun die neue Entität gasincubicmeter auf und kann ausgewählt werden.
In Home Assistant kann über Einstellungen → Energie eine neue Gasquelle hinzugefügt werdenDer Gasverbrauch wird auf dem Energie-Dashboard von Home Assistant angezeigt
Reed-Schalter am Gaszähler positionieren
Wer Zugriff auf einen 3D-Drucker hat, sollte sich bei Thingiverse mal umsehen, ob dort ein Halter für seinen Gaszähler vorhanden ist. Die Chance dort, oder woanders, einen zu finden, halte ich für sehr hoch. Andernfalls kann man mit etwas Geschick und gutem Klebeband den Schalter direkt am Gaszähler montieren. Er muss in der vorgesehenen Kerbe möglichst genau unter der letzten Ziffer positioniert werden. Wer darauf achtet, wird bemerken, dass die letzte drehende Ziffer einen kleinen Magneten hat. Genau darunter muss der Reed-Schalter geklebt werden.
AV Linux MX-21 ist eine Multimedia-zentrierte Distribution für Künstler und Kreative, die mit Musik, Fotos und Videos arbeiten und dazu ein freies Betriebssystem auf Basis von Linux nutzen möchten. Die neueste Edition basiert auf MX-21 („Wildflower“) und Debian 11 („Bullseye“) sowie dem aktuellen Systemkernel Linux 5.15 LTS.
KaOS ist für viele Anwender aktuell die beste Linux-Distribution für die Verwendung des Standard-Desktops KDE Plasma und wechselt mit dem Release der Version 2022.02 standardmäßig auf das Display-Server-Protokoll Wayland. Neben dem soeben erst erschienenen KDE Plasma 5.24 LTS wurden dessen Ökosystem runderneuert.
Das freie Betriebssystem Raspberry Pi OS – ehemals Raspbian – für Mini-PCs und Einplatinencomputer wie den Raspberry Pi Zero 2, Raspberry Pi 3 und Raspberry Pi 4 basiert auf Debian GNU/Linux und bietet auf Basis des aktuellen Debian 11 jetzt auch erstmals einen offiziellen 64-Bit-Support für Systems-on-a-Chip auf ARM-Basis.
Zu einem guten Smart Home gehört natürlich auch eine schöne „Kommandozentrale“. Obwohl das Haus ja schlau ist und alles selbst entscheiden soll, möchte man ja dennoch wissen, was gerade los ist. Der Home Assistant, eine freie und open source Software für Hausautomatisierung, bietet mit seinen Dashboards genau solche Übersichten an. Mit wenigen Klicks lassen sich die Messdaten aus dem Haus und um das Haus visualisieren.
Einen Regenradar in Home Assistant kann man einbinden, wenn man die Bild-URL als Kachel im Dashboard hinzufügt.
Regenradar und weitere Wetterdaten
Das Wetter spielt natürlich eine entscheidende Rolle für das Haus und die Bewohner. Die erste Anlaufstelle für aktuelle Wetterdaten und Vorhersagen könnte beispielsweise OpenWeatherMap sein. Die API ist gut dokumentiert, die Einbindung in den Home Assistant ist reibungslos, der Dienst ist kostenlos und es fällt keine Werbung an. Einzig eine Registrierung auf der Webseite ist nötig, um den verpflichtenden API-Schlüssel zu erhalten.
Was leider fehlt, ist der Regenradar. Jede Vorhersage ist ja nur so gut, wie die, die man mit eigenen Augen sieht. Darum lohnt es sich, einen Regenradar in das Home Assistant Dashboard einzubinden.
Die meisten Regenradare lassen sich nicht besonders einfach einbinden. Und falls doch, sind sie meistens mit Werbung übersät. Um so schöner ist es, dass die Webseite morgenwirdes.de den Regenradar vom Deutschen Wetterdienst (DWD) aufbereitet und uns als animierte gif-Datei zur Verfügung stellt. Die Einbindung in den Home Assistant ist explizit erlaubt und funktioniert folgendermaßen.
Einbindung in den Home Assistant
Zunächst bastelt man sich die URL zusammen, die man für sein Dashboard braucht. Das geht relativ einfach, wenn man sich die Struktur der URL ansieht.
Die Flagge „plz“ gibt die Postleitzahl vor. Delay ist die Zeit in Millisekunden, die pro Zeitstufe angezeigt wird. Es gibt zwei Farbschemen der Karte, typ=0 oder 1. Der Zoomlvl gibt den Zoomlevel an (hier 1 für ganz Deutschland). Eine Zeitleiste (bar) und Hintergrundkarte (map) können optional eingeblendet werden. Farblich anpassen kann man die Karte mit den beiden letzten Flaggen.
In der configuration.yaml habe ich das dann als Kamera eingebunden. Das hat den Vorteil, dass die Daten immer aktualisiert werden. Würde man es als Bild einbinden, könnte es sein, dass der Regenradar nur aus dem Cache geladen wird und deshalb nicht aktuell ist.
Ich habe den Artikel angepasst, das Bild wird nicht mehr als normales Bild, sondern als Kamera eingebunden. Dadurch wird das Radar zuverlässiger aktualisiert.
Mit den Heizthermostaten von Homematic IP lassen sich die Heizkörper minutengenau zeitsteuern. In der Zentrale, in meinem Falle die Homematic CCU3, lassen sich Zeitprofile für jedes Heizthermostat hinterlegen. Die ganze Woche lässt sich damit detailliert planen. Es ist offensichtlich, dass nicht jede Woche eine Kopie der vorherigen Woche ist. Manchmal arbeitet man die ganze Woche von Zuhause aus, manchmal ist man im Urlaub. Damit ergibt sich auch, dass die Räume anders geheizt werden müssen.
Die Homematic CCU3 ermöglicht es, bis zu drei verschiedene Wochenprogramme anzulegen. Die Frage ist nun, wie kann man komfortabel zwischen diesen Wochenprogrammen wechseln? Diesem Thema widme ich diesen Artikel.
In der Homematic CCU3 kann man über das WebUI jedem Thermostat ein detailliertes Wochenprogramm hinterlegen. Bis zu drei verschiedene Wochenprogramme können vorkonfiguriert werden.
Automatisierung ftw!
Der Grundgedanke eines Smart Homes ist natürlich, dass es „smart“ ist, also eigenständig Entscheidungen trifft. In meinem konkreten Fall könnte das bedeuten, dass meine Heizungssteuerung automatisch erkennt, wann mein Wochenprogramm sich ändern müsste. Mit entsprechenden Bewegungsmeldern ist das sicherlich möglich, wenn auch relativ aufwendig und kostspielig.
Ich habe mich dafür entschieden, eine übergeordnete Steuerung zu verwenden, den Home Assistant. Die Homematic CCU3 tritt dort nur als Client auf. Das ist insofern eine ganz gute Idee, als dass sich Home Assistant über eine App steuern lässt. Das ist komfortabel und zukunftssicher, dank einer engagierten Community im Hintergrund.
Einbindung von Homematic CCU3 in Home Assistant
Der Home Assistant und die Homematic CCU3 lassen sich glücklicherweise sehr einfach miteinander verbinden. Einzig ein Eintrag in der configuration.yaml von Home Assistant ist notwendig. Im Beispielcode sind die Passwörter in eine secrets-Datei ausgelagert.
Damit man das Wochenprogramm umschalten kann, braucht es einen Service, den wir folgendermaßen zusammensetzen.
Man erstellt auf einem Dashboard einen neuen Button.
Bei den Einstellungen des Buttons wechselt man in die Code-Ansicht und gibt dort folgendes ein.
Address ist die Serialnummer des Gerätes, Value ist das Wochenprofil.
type: button
tap_action:
action: call-service
service: homematic.set_device_value
service_data:
address: 000a1d8991xxxx
channel: 1
param: ACTIVE_PROFILE
value: '2'
value_type: int
target: {}
entity: climate.000a1d8991xxxx
icon: mdi:bed-outline
name: Kein Besucher im Gästezimmer
Um das Wochenprofil auf einen anderen Wert zu stellen, dupliziert man die Kachel und ändert die „Value“. Leider habe ich nicht herausgefunden, wie man den aktuellen Wert für das Wochenprofil ausliest. Mit dieser Info könnte man einen einzelnen Button verwenden und diesen togglen.
Das freie Betriebssystem Raspberry Pi OS – ehemals Raspbian – für Mini-PCs und Einplatinencomputer wie den Raspberry Pi Zero 2, Raspberry Pi 3 und Raspberry Pi 4 basiert auf Debian GNU/Linux und bietet auf Basis des aktuellen Debian 11 jetzt auch erstmals einen offiziellen 64-Bit-Support für Systems-on-a-Chip auf ARM-Basis.
Wissen kompakt um 2 zeigte in der letzten Websession am 13. Januar den Zauberer von OSS. Warum den Zauberer von OSS? Christian Nähle (Do-FOSS), Gerd Armbruster (Stadt Mannheim) und Eduard Itrich (Open Source Business Alliance) haben die Teilnehmenden gemeinsam mit (…) [der KGSt-]Referentin Anika Krellmann in das Land OSS entführt und betrachtet, warum es Herz, Mut und Verstand für mehr Open Source Software (OSS) in der Verwaltung braucht.
Themenschwerpunkte waren die Open-Source-Governance, praktische Anwendungsbeispiele und die interkommunale Zusammenarbeit, welche einen wesentlichen Erfolgsfaktor für mehr OSS in der Verwaltung darstellt. Christian Nähle stellte dar, warum und wie der „Open Source first“-Grundsatz bei der Stadt Dortmund umgesetzt werden soll, Gerd Armbruster zeigte internationale Beispiele für den Umgang mit Freier Software und auch ganz konkret, was in deutschen Verwaltungen im Bereich IT-Infrastruktur und am Digitalen Arbeitsplatz bereits an OSS eingesetzt wird. Eduard Itrich stellte das Projekt „Palim! Palim!“ – eine Open Source-basierte Videokonferenzlösung der Stadt Bühl – vor. Außerdem berichtete er von der interkommunalen Zusammenarbeit der Städte Baden-Baden, Bretten, Bruchsal, Bühl, Ettlingen, Gaggenau, Rastatt, Rheinstetten und Stutensee im Verbund „re@di – regional digital“.
KGSt: Der Zauberer von OSS. Link zu YouTube!Zeitmarken der Einzelbeiträge: Do-FOSS5,13, Stadt Mannheim 16,46, Open Source Business Alliance 31,09
Transkript des Wortbeitrags von Do-FOSS
Herzlich willkommen, auch von mir, im Land von OSS, im Land Open-Source-Software. Ich darf mich kurz vorstellen. Mein Name ist Christian Nähle. Ich bin Ihr Wegbegleiter. Ich stehe heute hier für Do-FOSS. Do-FOSS ist die Initiative für Freie und Open-Source-Software bei der Stadt Dortmund. Mir obliegt die Geschäftsführung. Mitte vergangenen Jahres erschien der KGSt-Bericht „Open Source in Kommunen – ein Baustein für mehr Digitale Souveränität“. In diesem Bericht wird der „Dortmunder Weg“ zum strategischen Umgang mit Open Source als Muster hervorgehoben. Darüber freuen wir uns als Teil der Digitalen Zivilgesellschaft sehr. Ich möchte Sie nun mitnehmen, auf einen kurzen Rundgang durch das Land von OSS. Wir sind auf der gemeinsamen Suche nach Herz, Verstand und Mut. Herz, Verstand und Mut für mehr Open-Source-Software zur Wiedererlangung unserer Digitalen Souveränität.
Herz – oder wie ich es im Kontext von Open Source nenne: das resiliente Herz.
Mir ist durch Reisen außerhalb des Landes von OSS und außerhalb von Europa der Wert einer funktionalen Infrastruktur sehr bewusst. Dadurch habe ich Freude daran entwickelt unsere Infrastruktur zu pflegen und zu erhalten. Gleichzeitig merken wir alle, dass uns nicht zuletzt die Klimakrise in eine erhöhte Resilienz unserer Infrastrukturen hineinzwingt. Resilienz ist unsere gesellschaftliche Verantwortung.
Beruflich erwerbsarbeite ich im Klimaschutz. Aus diesem Zusammenhang muss ich Ihnen mitteilen, dass wir eine höchst turbulente Welt erwarten müssen. Die Frequenz von Krisen wird kürzer. In Infrastrukturzyklen gedacht stehen uns wesentliche Krisen immanent bevor. Open Source ermöglicht uns Resilienz für eine ungewisse Zukunft.
Verstand: für eine Open-Source-Governance geht uns zunehmend ein Licht auf – auch dank der Arbeit der KGSt!
Das Ziel einer Open-Source-Governance ist es die Freiheitsgrade zu erweitern, die Handlungsfähigkeit der Behörden zu erhöhen. Dabei ist es die Not einer jeden Governance, konkret zu werden. Es ist verhältnismäßig einfach Erkenntnisse zu haben. Als Anwendungsbetriebe in der kommunalen Familie liegt der schwerste Teil noch vor uns: die strategische und flächenmäßige Anwendung von Open-Source-Software. Ein klares Bekenntnis von Politik und Verwaltung zu Open Source sind für den vor uns liegenden Weg wesentlich. In Dortmund wurden solche Bekenntnisse erarbeitet. In einem Beschluss des Rates der Stadt Dortmund wurde in einem breit übergreifenden Antrag von demokratischen Fraktionen im Februar vergangenen Jahres beschlossen:
„Wo möglich Nutzung von Open Source Software.“
[Open-Source-first]
„Von der Verwaltung entwickelte oder zur Entwicklung beauftragte Software wird der Allgemeinheit zur Verfügung gestellt.“
Diese Beschlüsse vom 11. Februar 2021 wurden von der Dortmunder Stadtverwaltung explizit begrüßt. Auf Basis dieser politischen Entwicklung prüft die Stadt Dortmund derzeit die Einrichtung einer „Koordinierungsstelle Open Source und Digitale Souveränität“. Und es wird ein „IT-Dashboard“ zur transparenten Aufgabenübersicht eingeführt – wichtige erste Instrumente für eine Open-Source-Governance.
Unterdessen wird im Kommunalverbund die Frage der Open-Source-Governance stärker gemeinschaftlich beantwortet werden müssen. Eine gute Möglichkeit Open-Source-Software im Kommunaldienst und ihre Governance zu besprechen, bietet die kommunale Open Government Konferenz. Diese wird u.a. von der Stadt Dortmund geplant und ausgerichtet werden – pandemiebedingt stockt die Umsetzung leider gerade enorm… Der Stadt Dortmund ist aber eine Veranstaltung in Präsenz zum Thema Open Source sehr wichtig. Ich darf Ihnen bereits jetzt sagen: Sie sind herzlich eingeladen!
Im Land von OSS brauchen wir eine konsequente Open-Source-Governance unserer IT und entsprechende Schulungen. Z.B. intern für IT-Steuerung und -Management sowie Lizenzmanagement und extern z.B. für Ausschreibungen. Wir brauchen auch eine konsequente Open-Source-Governance für weitere geforderte Verwaltungsbereiche und entsprechende Schulungen. Z.B. für Personal und Finanzen, sowie Organisation und Beschaffung. Andere Verwaltungsbereiche wie z.B. Communitymanagements müssen wir neu entwickeln. Wir werden uns für den Transformationsprozess hin zu einer Open-Source-Governance fragen müssen:
Wie gestalten wir die Beziehungen um uns herum?
Wie verhelfen wir anderen zum Erfolg?
Wie gestalten wir ein gesundes Open-Source-Ökosystem?
Schon heute ist klar: Eine Open-Source-Governance muss bereits zu Beginn Hand in Hand gehen mit einem Konzept zur Reduzierung der Herstellerabhängigkeiten und zur Diversifikation der Herstellerlandschaft. Weniger Abhängigkeit, mehr Vielfalt.
Vor diesen Hintergründen sehe ich mit großer Spannung dem dieses Jahr erscheinenden KGSt-Bericht zu Open-Source-Governance entgegen. Diesen Bericht sehe ich als strategische und operative Grundsteinlegung zum Umgang mit Open-Source-Software im Kommunaldienst. Ein weiterer Erkenntnisbericht alleine wird aber nicht die nötigen strukturellen Veränderungen bringen. Wir brauchen…
…Mut – neue Wege erfordern Mut – von uns allen. Wir brauchen Mut um ein höherwertiges Organisationsmodell für den öffentlichen Dienst zu schaffen, denn Open-Source-Software braucht ein engagiertes Steuerungsmodell. Unsere Verwaltungen brauchen Mut sich dem Prinzip Open zu öffnen. Und unsere Verwaltungen brauchen eine Finanzierungsperspektive um nachhaltig zu funktionieren.
Es ist ein zentrales Anliegen von mir, strategisch über Open-Source-Governance zu sprechen, nicht nur darüber was alles praktisch zu tun sein wird. Ich frage mich:
Wie gestalten wir eine Open-Source-Governance aus der Mangelverwaltung heraus?
Wie betten wir eine Open-Source-Governance in die strapazierten Haushaltslagen und in den demographischen Wandel ein?
Das sind Fragen, mit denen sich der Folgebericht der KGSt zum Thema Open Source befassen wird.
Nehmen wir die Digitale Souveränität ernst und unterlegen die Zielsetzung mit Ressourcen?
Oder wird die betriebliche Anwendung nicht mit den relevanten Erkenntnissen mithalten können?
Lassen Sie uns sprechen, worüber man sonst vornehm schweigt: Geld. Ich habe beobachtet, dass politische Entscheidungsträger*innen regelmäßig unzufrieden sind, wenn sie mangelnde Konnexität erfahren. Also wenn sie Aufgaben übertragen bekommen, aber keine Finanzierung dafür erhalten. Bei allem Willen zur Verantwortung und bei aller Gestaltungskompetenz, ohne Finanzierung wird der Anspruch zur kommunalen Digitalen Souveränität in der Fläche scheitern. Wir brauchen Förderprogramme für Digitale Souveränität, welche die Ausstiegskosten tragen aus dem bisherigen herstellerspezifischen Technologiepfad des öffentlichen Dienstes. Wir sind gut beraten, wenn wir ein höherwertiges Organisationsmodell bewirtschaften als die herstellergebundene Abhängigkeit unserer immateriellen Infrastruktur fortzusetzen. Aus kommunalen Spitzenverbünden heraus formuliert wären Open-Source-Förderprogramme plausibel. Denn aufgrund der Synergiemöglichkeiten mit Open-Source-Software, z.B. zur interkommunalen Kooperation, würden Förderprogramme nur einem Teil der wirtschaftlichen Ausstiegskosten aus der herstellerspezifischen Software entsprechen. Ein entsprechend höherwertiges Organisationsmodell für den öffentlichen Dienst – eine Open-Source-Governance – würde uns einen hohen return of investment versprechen.
Ich bin überzeugt von der Haltung: Public money? Public code! Öffentliche Gelder sollen öffentliche Güter erzeugen. Wir wollen Wissen aus Silos befreien und es behördlich zugriffsfähig und anwendbar machen. Dafür brauchen wir einen Infrastruktur-Fonds für Open-Source-Software. Diese Haltung überzeugt mich, denn ich erkenne darin einen wesentlichen strategischen Ansatz, um mit den massiven Anforderungen an die Reinvestition in unsere digitale Infrastruktur umzugehen. Unsere digitale Infrastruktur entspricht heute der funktionalen Basis unseres Staates. Die Aufgabe könnte also kaum prioritärer sein.
Gerne sind Sie eingeladen, die Reise durch das Land von OSS gemeinsam mit uns zu bestreiten. Vielen Dank für Ihr resilientes Herz, Ihren Verstand und Ihren Mut – sowie an dieser Stelle für Ihre Aufmerksamkeit – vielen Dank!
Dokument zum Herunterladen
Die Präsentationsfolien des Zauberers von OSS können hier heruntergeladen werden.
Soweit im gesetzlichen Rahmen möglich verzichtet der Autor auf alle Urheber- und damit verwandten Rechte an diesem Werk.
Es kann beliebig genutzt, kopiert, verändert und veröffentlicht werden.
Für weitere Informationen zur Lizenz, siehe hier.
Das Heizsystem ist für viele der erste Einstieg in das Thema „Smart Home„. So ist es auch bei mir. Viele meiner Heizkörper laufen mittlerweile mit Heizthermostaten von Homematic. Zusammen mit der übergeordneten Software Home Assistant ist jetzt meine Menge möglich in meinen vier Wänden. Das Wandthermostat von Homematic ist sogar in der Lage, die relative Luftfeuchtigkeit zu messen. Das ist schon sehr nützlich und kann für weitere Auswertungen verwendet werden. In meinem Fall interessiere ich mich allerdings für die absolute Luftfeuchtigkeit, die sich von der relativen Luftfeuchtigkeit unterscheidet. Glücklicherweise lassen sich die beiden Werte ineinander umrechnen, und das Wandthermostat liefert auch alle notwendigen Messwerte dafür.
Unterschied zwischen relativer und absoluter Luftfeuchtigkeit
Mir als ausgebildeten Thermodynamiker liegt es natürlich am Herzen, dass man den Unterschied zwischen relativer und absoluter Luftfeuchtigkeit kennt. Der Unterschied liegt eigentlich auf der Hand und lässt sich schon anhand der Einheiten gut unterscheiden.
Viele Wandthermostate messen die relative Luftfeuchtigkeit
Die relative Luftfeuchtigkeit wird in Prozent angegeben. Die Luft ist ein Gemisch aus Gasen, ein Teil davon kann Wasserdampf sein. Wie viel das maximal ist, hängt von der Temperatur der Luft ab: je kälter es ist, desto weniger Wasserdampf kann dampfförmig in der Luft vorkommen. Sollte dieser Wert überschritten werden, bildet sich Nebel. Die relative Luftfeuchtigkeit gibt an, bis zu welchem Grad die Luft bereits mit Wasserdampf gesättigt ist. Sind die 100% erreicht, kondensiert alles zusätzliche Wasser und es wird neblig. Etwas thermodynamischer ausgedrückt, klingt die Definition so: Die relative Luftfeuchtigkeit gibt den Partialdruck des Wasserdampfs relativ zum Maximalwert bei aktueller Temperatur an.
Die absolute Luftfeuchtigkeit hingegen wird in g/m³ angegeben (andere Einheiten sind möglich). Bildlich kann man es sich so vorstellen, dass in einem Kubikmeter Luft die angegebene Menge Wasserdampf vorhanden ist.
Warum sollte man die absolute Luftfeuchtigkeit wissen wollen?
Eine typische Textaufgabe in Thermodynamik 1 könnte lauten: Im Wohnzimmer herrschen 22 °C und 40 % Luftfeuchtigkeit. Außen hat es 8 °C und 80 % Luftfeuchtigkeit. Steigt oder fällt die Luftfeuchtigkeit im Wohnzimmer, wenn man das Fenster öffnet?
Eine andere Fragestellung lässt sich ebenfalls darüber beantworten: Im Wohnzimmer herrschen 22 °C und 20 % Luftfeuchtigkeit. Das Raumvolumen beträgt 75 m³. Wie viele Kilogramm Wasser muss man verdunsten lassen, um auf 50 % Luftfeuchtigkeit zu kommen?
Wenn ihr es wisst, könnt ihr das gerne in den Kommentaren hinterlassen
Die Physik dahinter
Es sind zwei wichtige Formeln miteinander kombiniert. Die eine Formel, Antoine-Gleichung, berechnet den Sättigungsdampfdruck der Luft bei vorgegebener Temperatur. Die zweite Formel, die ideale Gasgleichung, berechnet daraus die absolute Feuchtigkeit. Die Temperatur und relative Feuchtigkeit werden vom Wandthermostat zur Verfügung gestellt.
Mit der Antoine-Gleichung kann der Sättigungsdampfdruck berechnet werden. Die hier gewählten Parameter A, B und C sind so gewählt, dass die Gleichung für Wasser angewendet werden. Die Temperatur T muss hier in Grad Celsius angegeben werdenDie Ideale Gasgleichung wird verwendet, um den Zustand eines idealen Gases zu beschreiben. Die spezifische Gaskonstante für Wasserdampf ist hier bereits eingesetzt. Die Temperatur T muss hier in Grad Celsius angegeben werden
Die Berechnung in Home Assistant
In Home Assistant legt man sich für diese Berechnung einen neuen Sensor an. Das geschieht über Templates. Dieser Sensor existiert nur softwareseitig und sein Messwert wird berechnet, nicht direkt gemessen. Ich habe das beispielsweise umgesetzt, indem ich in die configuration.yaml folgende Zeile ergänzt habe:
sensor: !include sensor.yaml
Mittels des folgenden Befehls habe ich besagte Datei erstellt und ihr den folgenden Inhalt gegeben.
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